บทบาทและอิทธิพลขององค์ประกอบต่างๆ ในอะลูมิเนียมอัลลอยด์ต่อคุณสมบัติของอะลูมิเนียม

ตามที่คุณรู้ของเราตัดกระเบื้องอลูมิเนียม/รอบอลูมิเนียม/โปรไฟล์อลูมิเนียมled/โปรไฟล์การตกแต่งอลูมิเนียมทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ 6063องค์ประกอบอลูมิเนียมเป็นส่วนหลักและองค์ประกอบที่เหลือจะเป็นดังนี้

และวันนี้เราจะอธิบายบทบาทและอิทธิพลขององค์ประกอบต่างๆ ในโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีต่อคุณสมบัติของวัสดุอลูมิเนียม

 

องค์ประกอบทองแดง

เมื่อส่วนที่อุดมด้วยอะลูมิเนียมของโลหะผสมอะลูมิเนียม-ทองแดงคือ 548 ความสามารถในการละลายสูงสุดของทองแดงในอะลูมิเนียมคือ 5.65% และเมื่ออุณหภูมิลดลงถึง 302 ความสามารถในการละลายของทองแดงจะเป็น 0.45%ทองแดงเป็นองค์ประกอบการผสมที่สำคัญและมีฤทธิ์ในการเสริมความแข็งแกร่งให้กับสารละลายที่เป็นของแข็งนอกจากนี้ CuAl2 ที่ตกตะกอนเมื่ออายุมากขึ้นมีผลในการเสริมสร้างความชราอย่างเห็นได้ชัดปริมาณทองแดงในโลหะผสมอลูมิเนียมมักจะอยู่ที่ 2.5% ถึง 5% และผลการเสริมความแข็งแกร่งจะดีที่สุดเมื่อปริมาณทองแดงอยู่ที่ 4% ถึง 6.8% ดังนั้นปริมาณทองแดงของโลหะผสมอลูมิเนียมแข็งส่วนใหญ่จึงอยู่ในช่วงนี้

องค์ประกอบซิลิคอน

เมื่อส่วนที่อุดมด้วยอะลูมิเนียมของระบบโลหะผสม Al-Si อยู่ที่อุณหภูมิยูเทคติก 577 °C ความสามารถในการละลายสูงสุดของซิลิคอนในสารละลายของแข็งคือ 1.65%แม้ว่าความสามารถในการละลายจะลดลงตามอุณหภูมิที่ลดลง แต่โดยทั่วไปแล้วโลหะผสมเหล่านี้จะไม่สามารถผ่านการบำบัดด้วยความร้อนได้โลหะผสม Al-Si มีความสามารถในการหล่อและต้านทานการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

หากเติมแมกนีเซียมและซิลิคอนลงในอลูมิเนียมในเวลาเดียวกันเพื่อสร้างโลหะผสมอลูมิเนียม-แมกนีเซียม-ซิลิคอน ระยะการเสริมกำลังคือ MgSiอัตราส่วนมวลของแมกนีเซียมต่อซิลิคอนคือ 1.73:1เมื่อออกแบบองค์ประกอบของโลหะผสม Al-Mg-Si ควรกำหนดค่าปริมาณแมกนีเซียมและซิลิคอนตามอัตราส่วนนี้บนพื้นผิวโลหะผสม Al-Mg-Si บางชนิดเพื่อเพิ่มความแข็งแรง ให้เติมทองแดงในปริมาณที่เหมาะสม และในขณะเดียวกันก็เติมโครเมียมในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อชดเชยผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ของทองแดงต่อความต้านทานการกัดกร่อน

แผนภาพเฟสสมดุลโลหะผสมโลหะผสม Al-Mg2Si ความสามารถในการละลายสูงสุดของ Mg2Si ในอลูมิเนียมในส่วนที่อุดมด้วยอลูมิเนียมคือ 1.85% และการชะลอตัวจะมีน้อยเมื่ออุณหภูมิลดลง

ในอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีรูปร่างผิดปกติ การเติมซิลิคอนลงในอลูมิเนียมเพียงอย่างเดียวนั้นจำกัดอยู่เพียงวัสดุการเชื่อม และการเติมซิลิคอนลงในอลูมิเนียมก็มีผลในการเสริมความแข็งแกร่งเช่นกัน

องค์ประกอบแมกนีเซียม

ส่วนที่อุดมด้วยอะลูมิเนียมของแผนภาพเฟสสมดุลของระบบโลหะผสม Al-Mg แม้ว่ากราฟความสามารถในการละลายจะแสดงให้เห็นว่าความสามารถในการละลายของแมกนีเซียมในอลูมิเนียมลดลงอย่างมากเมื่ออุณหภูมิลดลง แต่ในโลหะผสมอลูมิเนียมที่เปลี่ยนรูปทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ปริมาณของแมกนีเซียม น้อยกว่า 6%ปริมาณซิลิกอนก็ต่ำเช่นกันโลหะผสมประเภทนี้ไม่สามารถเสริมกำลังด้วยกรรมวิธีทางความร้อนได้ แต่มีความสามารถในการเชื่อมได้ดี ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี และมีความแข็งแรงปานกลาง

การเสริมความแข็งแกร่งของแมกนีเซียมกับอลูมิเนียมนั้นชัดเจนสำหรับแมกนีเซียมที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 1% ความต้านทานแรงดึงจะเพิ่มขึ้นประมาณ 34MPaหากเติมแมงกานีสต่ำกว่า 1% อาจเสริมฤทธิ์ในการเสริมความแข็งแรงได้ดังนั้นหลังจากเติมแมงกานีส ปริมาณแมกนีเซียมจะลดลง และในขณะเดียวกัน แนวโน้มการแตกร้าวจากความร้อนก็สามารถลดลงได้นอกจากนี้แมงกานีสยังสามารถทำให้สารประกอบ Mg5Al8 ตกตะกอนอย่างสม่ำเสมอ และปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและประสิทธิภาพการเชื่อม

แมงกานีส

ความสามารถในการละลายสูงสุดของแมงกานีสในสารละลายของแข็งคือ 1.82% เมื่ออุณหภูมิยูเทคติกเท่ากับ 658 ในแผนภาพเฟสสมดุลของระบบโลหะผสม Al-Mnความแข็งแรงของโลหะผสมจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อความสามารถในการละลายเพิ่มขึ้น และการยืดตัวจะถึงระดับสูงสุดเมื่อมีแมงกานีสอยู่ที่ 0.8%โลหะผสม Al-Mn เป็นโลหะผสมที่ชุบแข็งได้ไม่เสื่อมสภาพ กล่าวคือ ไม่สามารถเสริมความแข็งด้วยการบำบัดความร้อนได้

แมงกานีสสามารถป้องกันกระบวนการตกผลึกใหม่ของโลหะผสมอลูมิเนียม เพิ่มอุณหภูมิในการตกผลึกซ้ำ และสามารถปรับเกรนการตกผลึกได้อย่างมีนัยสำคัญการปรับแต่งเกรนที่ตกผลึกซ้ำมีสาเหตุหลักมาจากอุปสรรคต่อการเจริญเติบโตของเกรนที่ตกผลึกซ้ำผ่านอนุภาคที่กระจายตัวของสารประกอบ MnAl6ฟังก์ชั่นอีกประการหนึ่งของ MnAl6 คือการละลายเหล็กเจือปนให้กลายเป็น (Fe, Mn) Al6 ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบที่เป็นอันตรายของธาตุเหล็ก

แมงกานีสเป็นองค์ประกอบสำคัญของโลหะผสมอลูมิเนียม ซึ่งสามารถเติมเพียงอย่างเดียวเพื่อสร้างโลหะผสมไบนารี Al-Mn และมักเติมร่วมกับองค์ประกอบโลหะผสมอื่นๆ ดังนั้นโลหะผสมอลูมิเนียมส่วนใหญ่จึงมีแมงกานีส

ธาตุสังกะสี

ความสามารถในการละลายของสังกะสีในอะลูมิเนียมอยู่ที่ 31.6% เมื่อส่วนที่อุดมด้วยอะลูมิเนียมของแผนภาพเฟสสมดุลของระบบโลหะผสม Al-Zn คือ 275 และความสามารถในการละลายลดลงเหลือ 5.6% เมื่ออยู่ที่ 125

เมื่อเติมสังกะสีลงในอลูมิเนียมเพียงอย่างเดียว การปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะผสมอลูมิเนียมภายใต้สภาวะการเปลี่ยนรูปนั้นมีจำกัดมาก และยังมีแนวโน้มที่จะเกิดความเครียดจากการกัดกร่อนแตกร้าว ซึ่งเป็นการจำกัดการใช้งาน

สังกะสีและแมกนีเซียมจะถูกเติมลงในอะลูมิเนียมในเวลาเดียวกันเพื่อสร้างระยะการเสริมความแข็งแกร่ง Mg/Zn2 ซึ่งมีผลในการเสริมความแข็งแกร่งอย่างมีนัยสำคัญต่อโลหะผสมเมื่อปริมาณ Mg/Zn2 เพิ่มขึ้นจาก 0.5% เป็น 12% ความต้านทานแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิตจะเพิ่มขึ้นอย่างมากปริมาณแมกนีเซียมเกินกว่าที่จำเป็นสำหรับการสร้างเฟส Mg/Zn2ในอะลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีความแข็งยิ่งยวด เมื่อควบคุมอัตราส่วนของสังกะสีต่อแมกนีเซียมที่ประมาณ 2.7 ความต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดจะมีมากที่สุด

หากเติมทองแดงลงใน Al-Zn-Mg เพื่อสร้างโลหะผสม Al-Zn-Mg-Cu ผลการเสริมความแข็งแกร่งของเมทริกซ์จะใหญ่ที่สุดในบรรดาโลหะผสมอลูมิเนียมทั้งหมด และยังเป็นวัสดุโลหะผสมอลูมิเนียมที่สำคัญในการบินและอวกาศ อุตสาหกรรมการบิน และไฟฟ้า อุตสาหกรรมพลังงาน