Cuivre
Lorsque la partie riche en aluminium de l'alliage en aluminium-cuivre est de 548, la solubilité maximale du cuivre en aluminium est de 5,65%. Lorsque la température chute à 302, la solubilité du cuivre est de 0,45%. Le cuivre est un élément en alliage important et a un certain effet de renforcement de la solution solide. De plus, le Cual2 précipité par le vieillissement a un effet de renforcement du vieillissement évident. La teneur en cuivre dans les alliages en aluminium se situe généralement entre 2,5% et 5%, et l'effet de renforcement est le meilleur lorsque la teneur en cuivre se situe entre 4% et 6,8%, donc la teneur en cuivre de la plupart des alliages de duralumin se situe dans cette plage. Les alliages en aluminium-cuivre peuvent contenir moins de silicium, de magnésium, de manganèse, de chrome, de zinc, de fer et d'autres éléments.
Silicium
Lorsque la partie riche en aluminium du système d'alliage Al-Si a une température eutectique de 577, la solubilité maximale du silicium dans la solution solide est de 1,65%. Bien que la solubilité diminue avec la diminution de la température, ces alliages ne peuvent généralement pas être renforcés par le traitement thermique. L'alliage en aluminium-silicium a d'excellentes propriétés de coulée et une résistance à la corrosion. Si le magnésium et le silicium sont ajoutés à l'aluminium en même temps pour former un alliage d'aluminium-magnésium-silicium, la phase de renforcement est MGSI. Le rapport de masse du magnésium / du silicium est de 1,73: 1. Lors de la conception de la composition de l'alliage al-MG-SI, le contenu du magnésium et du silicium est configuré dans ce rapport sur la matrice. Afin d'améliorer la force de certains alliages al-MG-SI, une quantité appropriée de cuivre est ajoutée et une quantité appropriée de chrome est ajoutée pour compenser les effets négatifs du cuivre sur la résistance à la corrosion.
La solubilité maximale de MG2SI en aluminium dans la partie riche en aluminium du diagramme de phase d'équilibre du système d'alliage al-MG2SI est de 1,85%, et la décélération est faible à mesure que la température diminue. Dans les alliages en aluminium déformés, l'ajout de silicium seul à l'aluminium est limité aux matériaux de soudage, et l'ajout de silicium à l'aluminium a également un certain effet de renforcement.
Magnésium
Bien que la courbe de solubilité montre que la solubilité du magnésium en aluminium diminue considérablement à mesure que la température diminue, la teneur en magnésium dans la plupart des alliages d'aluminium déformés industriels est inférieur à 6%. La teneur en silicium est également faible. Ce type d'alliage ne peut pas être renforcé par le traitement thermique, mais a une bonne soudabilité, une bonne résistance à la corrosion et une résistance moyenne. Le renforcement de l'aluminium par le magnésium est évident. Pour chaque augmentation de 1% du magnésium, la résistance à la traction augmente d'environ 34 MPa. Si moins de 1% de manganèse est ajouté, l'effet de renforcement peut être complété. Par conséquent, l'ajout de manganèse peut réduire la teneur en magnésium et réduire la tendance de la fissuration chaude. De plus, le manganèse peut également précipiter uniformément les composés MG5AL8, améliorant la résistance à la corrosion et les performances de soudage.
Manganèse
Lorsque la température eutectique du diagramme de phase d'équilibre plat du système en alliage Al-Mn est de 658, la solubilité maximale du manganèse dans la solution solide est de 1,82%. La force de l'alliage augmente avec l'augmentation de la solubilité. Lorsque le contenu du manganèse est de 0,8%, l'allongement atteint la valeur maximale. L'alliage Al-Mn est un alliage de durcissement non d'âge, c'est-à-dire qu'il ne peut pas être renforcé par le traitement thermique. Le manganèse peut empêcher le processus de recristallisation des alliages d'aluminium, augmenter la température de recristallisation et affiner considérablement les grains recristallisés. Le raffinement des grains recristallisés est principalement dû au fait que les particules dispersées des composés Mnal6 entravent la croissance des grains recristallisés. Une autre fonction de MNAL6 consiste à dissoudre le fer d'impureté pour former (Fe, Mn) AL6, réduisant les effets nocifs du fer. Le manganèse est un élément important des alliages en aluminium. Il peut être ajouté seul pour former un alliage binaire al-MN. Plus souvent, il est ajouté avec d'autres éléments d'alliage. Par conséquent, la plupart des alliages en aluminium contiennent du manganèse.
Zinc
La solubilité du zinc en aluminium est de 31,6% à 275 dans la partie riche en aluminium du diagramme de phase d'équilibre du système d'alliage Al-Zn, tandis que sa solubilité tombe à 5,6% à 125. L'ajout de zinc seul à l'aluminium a une amélioration très limitée de la La force de l'alliage en aluminium dans des conditions de déformation. Dans le même temps, il y a une tendance à la fissuration de la corrosion de contrainte, limitant ainsi son application. L'ajout de zinc et de magnésium à l'aluminium forme en même temps la phase de renforcement Mg / Zn2, qui a un effet de renforcement significatif sur l'alliage. Lorsque la teneur en Mg / Zn2 est augmentée de 0,5% à 12%, la résistance à la traction et la limite d'élasticité peuvent être considérablement augmentées. Dans les alliages d'aluminium surhard où la teneur en magnésium dépasse la quantité requise pour former la phase Mg / Zn2, lorsque le rapport du zinc / du magnésium est contrôlé à environ 2,7, la résistance à la fissuration de la corrosion de contrainte est la plus grande. Par exemple, l'ajout d'élément de cuivre à al-zn-mg forme un alliage de série al-zn-mg-cu. L'effet de renforcement de la base est le plus grand parmi tous les alliages d'aluminium. Il s'agit également d'un important matériau en alliage en aluminium dans l'industrie aérospatiale, de l'aviation et de l'industrie électrique.
Fer et silicium
Le fer est ajouté en tant qu'éléments d'alliage dans les alliages en aluminium allié al-Cu-Mg-Fe, et le silicium est ajouté en tant qu'éléments d'alliage dans l'aluminium forgé de la série Al-MG-SI et dans les tiges de soudage de la série Al-Si et le moulage en aluminium-silicium alliages. Dans les alliages d'aluminium de base, le silicium et le fer sont des éléments d'impureté courants, qui ont un impact significatif sur les propriétés de l'alliage. Ils existent principalement sous forme de FECL3 et de silicium libre. Lorsque le silicium est plus grand que le fer, la phase β-fesial3 (ou fe2si2al9) est formée, et lorsque le fer est plus grand que le silicium, α-Fe2Sial8 (ou Fe3Si2Al12) se forme. Lorsque le rapport de fer et de silicium est inapproprié, il provoquera des fissures dans la coulée. Lorsque la teneur en fer en aluminium coulé est trop élevée, la coulée deviendra cassante.
Titane et bore
Le titane est un élément additif couramment utilisé dans les alliages d'aluminium, ajouté sous la forme d'alliage maître al-Ti ou Al-Ti-B. Le titane et l'aluminium forment la phase Tial2, qui devient un noyau non spontané pendant la cristallisation et joue un rôle dans le raffinement de la structure de la coulée et de la structure de soudure. Lorsque les alliages Al-Ti subissent une réaction de package, le contenu critique du titane est d'environ 0,15%. Si du bore est présent, le ralentissement est aussi petit que 0,01%.
Chrome
Le chrome est un élément additif commun dans la série Al-MG-SI, la série Al-MG-ZN et les alliages de la série Al-MG. À 600 ° C, la solubilité du chrome en aluminium est de 0,8% et elle est essentiellement insoluble à température ambiante. Le chrome forme des composés intermétalliques tels que (CRFE) AL7 et (CRMN) AL12 en aluminium, ce qui entrave le processus de nucléation et de croissance de la recristallisation et a un certain effet de renforcement sur l'alliage. Il peut également améliorer la ténacité de l'alliage et réduire la sensibilité à la fissuration de la corrosion du stress.
Cependant, le site augmente la sensibilité de la trempe, ce qui rend le film anodisé jaune. La quantité de chrome ajoutée aux alliages d'aluminium ne dépasse généralement pas 0,35% et diminue avec l'augmentation des éléments de transition dans l'alliage.
Strontium
Le strontium est un élément actif en surface qui peut modifier le comportement des phases du composé intermétallique cristallographiquement. Par conséquent, le traitement de modification avec l'élément strontium peut améliorer l'ouvabilité en plastique de l'alliage et la qualité du produit final. En raison de son long temps de modification efficace, de son bon effet et de sa reproductibilité, Strontium a remplacé l'utilisation de sodium dans les alliages de coulée Al-Si ces dernières années. L'ajout de 0,015% ~ 0,03% de strontium à l'alliage en aluminium pour l'extrusion transforme la phase β-alfesi dans le lingot en phase α-alfesi, réduisant le temps d'homogénéisation du lingot de 60% ~ 70%, améliorant les propriétés mécaniques et la transformation plastique des matériaux; Amélioration de la rugosité de surface des produits.
Pour les alliages en aluminium déformés de silicium élevé (10% ~ 13%), l'ajout de 0,02% ~ 0,07% d'élément de strontium peut réduire les cristaux primaires au minimum, et les propriétés mécaniques sont également considérablement améliorées. La résistance à la traction бB est passée de 233 MPa à 236 MPA, et la limite d'élasticité б0,2 est passée de 204MPA à 210MPA, et l'allongement б5 est passé de 9% à 12%. L'ajout de strontium à l'alliage hypereutectique Al-Si peut réduire la taille des particules de silicium primaires, améliorer les propriétés de traitement du plastique et permettre le roulement lisse et froid.
Zirconium
Le zirconium est également un additif commun dans les alliages d'aluminium. Généralement, le montant ajouté aux alliages d'aluminium est de 0,1% à 0,3%. Le zirconium et l'aluminium forment des composés zral3, qui peuvent entraver le processus de recristallisation et affiner les grains recristallisés. Le zirconium peut également affiner la structure de coulée, mais l'effet est plus petit que le titane. La présence de zirconium réduira l'effet de raffinage des grains du titane et du bore. Dans les alliages al-ZN-MG-Cu, puisque le zirconium a un effet plus petit sur la sensibilité à l'extinction que le chrome et le manganèse, il convient d'utiliser du zirconium au lieu du chrome et du manganèse pour affiner la structure recristallisée.
Éléments de terres rares
Des éléments de terres rares sont ajoutés aux alliages en aluminium pour augmenter la super-refroidissement des composants pendant la coulée en alliage d'aluminium, affiner les grains, réduire l'espacement des cristaux secondaires, réduire les gaz et les inclusions dans l'alliage et tendre à sphéroïder la phase d'inclusion. Il peut également réduire la tension superficielle de la fusion, augmenter la fluidité et faciliter la coulée dans les lingots, ce qui a un impact significatif sur les performances du processus. Il est préférable d'ajouter diverses terres rares en quantité d'environ 0,1%. L'ajout de terres rares mixtes (LA-CE-PR-ND mixte, etc.) réduit la température critique pour la formation de la zone G? P vieillissante dans l'alliage SI AL-0,65% MG-0,61%. Les alliages en aluminium contenant du magnésium peuvent stimuler le métamorphisme des éléments de terre rares.
Impureté
Le vanadium forme le composé réfractaire Val11 dans les alliages d'aluminium, qui joue un rôle dans le raffinage des grains pendant le processus de fusion et de coulée, mais son rôle est plus petit que celui du titane et du zirconium. Le vanadium a également pour effet de raffiner la structure recristallisée et d'augmenter la température de recristallisation.
La solubilité solide du calcium dans les alliages d'aluminium est extrêmement faible et forme un composé CAAL4 avec de l'aluminium. Le calcium est un élément superplasique des alliages d'aluminium. Un alliage d'aluminium avec environ 5% de calcium et 5% de manganèse a une superplasticité. Le calcium et le silicium forment le casi, qui est insoluble en aluminium. Étant donné que la quantité solide de solution de silicium est réduite, la conductivité électrique de l'aluminium pur industriel peut être légèrement améliorée. Le calcium peut améliorer les performances de coupe des alliages d'aluminium. Casi2 ne peut pas renforcer les alliages d'aluminium par traitement thermique. Les traces de calcium sont utiles pour éliminer l'hydrogène de l'aluminium fondu.
Les éléments de plomb, d'étain et de bismuth sont des métaux de point de fusion faible. Leur solubilité solide en aluminium est petite, ce qui réduit légèrement la résistance de l'alliage, mais peut améliorer les performances de coupe. Le bismuth se développe pendant la solidification, ce qui est bénéfique pour l'alimentation. L'ajout de bismuth à des alliages de magnésium élevés peut empêcher la fracasses de sodium.
L'antimoine est principalement utilisé comme modificateur dans les alliages en aluminium coulé et est rarement utilisé dans les alliages en aluminium déformés. Remplacez uniquement le bismuth dans l'alliage d'aluminium déformé d'al-MG pour prévenir l'embrimassage du sodium. L'élément d'antimoine est ajouté à certains alliages al-Zn-MG-Cu pour améliorer les performances des processus de pressage à chaud et de pressage à froid.
Le béryllium peut améliorer la structure du film d'oxyde dans les alliages en aluminium déformés et réduire la perte et les inclusions de brûlure pendant la fusion et la coulée. Le béryllium est un élément toxique qui peut provoquer un empoisonnement allergique chez l'homme. Par conséquent, le béryllium ne peut pas être contenu dans les alliages d'aluminium qui entrent en contact avec les aliments et les boissons. La teneur en béryllium dans les matériaux de soudage est généralement contrôlée en dessous de 8 μg / ml. Les alliages d'aluminium utilisés comme substrats de soudage devraient également contrôler la teneur en béryllium.
Le sodium est presque insoluble en aluminium, et la solubilité solide maximale est inférieure à 0,0025%. Le point de fusion du sodium est faible (97,8 ℃), lorsque le sodium est présent dans l'alliage, il est adsorbé sur la surface de la dendrite ou la limite du grain pendant la solidification, pendant le traitement à chaud, le sodium sur la limite du grain forme une couche d'adsorption liquide, résultant en la fissuration fragile, la formation de composés de Naalsi, il n'y a pas de sodium libre et ne produit pas de «cassure de sodium».
Lorsque la teneur en magnésium dépasse 2%, le magnésium enlève le silicium et précipite le sodium libre, entraînant une «fragilité de sodium». Par conséquent, l'alliage élevé en aluminium de magnésium n'est pas autorisé à utiliser un flux de sel de sodium. Les méthodes pour prévenir «l'embrimance de sodium» comprennent la chloration, ce qui fait former du sodium NaCl et est déchargé dans le laitier, ajoutant du bismuth pour former NA2BI et entrant dans la matrice métallique; L'ajout d'antimoine pour former NA3SB ou l'ajout de terres rares peut également avoir le même effet.
Édité par May Jiang de MAT Aluminium
Heure du poste: août-08-2024
