تأثير العناصر في سبائك الألومنيوم على خواص سبائك الألومنيوم

عنصر الألومنيوم

الألومنيوم هو عنصر شائع جداً ورمزه Al والرقم الذري 13. تأتي القشرة الأرضية في المرتبة الثانية بعد القشرة الأرضية من حيث احتياطي الألومنيوم.الأكسجين (الكيمياء)الاستجابة في الغناءالسيليكون (الكيمياء)الذي يبلغ محتواه 8.31 تيرابايت ثلاثي الفوسفات في المرتبة الثالثة، وهو العنصر الفلزي الأكثر وفرة في القشرة الأرضية.

الألومنيوم

الألومنيوم هو أحد المواد المعدنية الخفيفة التي تضاف إليها كمية معينة من عناصر الإشابة الأخرى بشكل أساسي. وبالإضافة إلى الخصائص العامة للألومنيوم، تتميز سبائك الألومنيوم أيضاً بخصائص سبائك معينة بسبب اختلاف أنواع وكميات عناصر السبائك. كثافة سبائك الألومنيوم من 2.63 ~ 2.85 جم/سم3 قوة عالية (σb 110 ~ 650 ميجا باسكال) لها خصائص صب جيدة وخصائص معالجة البلاستيك، والتوصيل الكهربائي والحراري الجيد، ومقاومة جيدة للتآكل وقابلية اللحام، ويمكن استخدامها كمواد هيكليةالصبتُستخدم المنتجات على نطاق واسع في مجالات الطيران والفضاء والنقل والبناء والكهروميكانيكية والكيميائية الخفيفة والضروريات اليومية والختم والتشكيل.

تأثير العناصر المضافة على قوة سبائك الألومنيوم

النحاس هو العنصر المعدني (Cu)، والمغنيسيوم (Mg)، والسيليكون (Si)، والحديد (Fe)، والمنغنيز (Mn)، والنيكل (Ni)، والزنك (Zn)، وما إلى ذلك، والتي يتم تقديمها أدناه للتأثير على أداء سبائك الألومنيوم.

1 - النحاس (النحاس)

يعد النحاس عنصرًا مهمًا من عناصر السبائك في سبائك الألومنيوم، مع بعض التقوية بالمحلول الصلب، بالإضافة إلى ترسيب CuAl مع تقدم العمر₂له تأثير كبير في تعزيز الوقت.

الأفضلية:تعزيز المحلول الصلب وتأثير التقوية في الوقت المناسب جيد، ومحتوى النحاس في 4% إلى 6.8% عندما يكون تأثير التقوية هو الأفضل، لذلك فإن معظم محتوى النحاس من سبائك الألومنيوم الصلب في هذا النطاق. زيادة محتوى النحاس، وتحسين سيولة السبائك، وقوة الشد والصلابة، وتحسين الخواص الميكانيكية والقدرة على التشغيل الآلي.

العوائق:يقلل من مقاومة التآكل واللدونة ويزيد من الميل إلى التشقق الحراري.

2 - المغنيسيوم (Mg)

إن تقوية الألومنيوم بواسطة المغنيسيوم كبيرة. لكل 1% من المغنيسيوم المضاف، تزداد قوة الشد بحوالي 34MPa. إذا تمت إضافة أقل من 1% من المنجنيز، فقد يزداد تأثير التقوية. لذلك ، مع إضافة المنجنيز ، يمكن تقليل محتوى المغنيسيوم ويمكن تقليل ميل التكسير الساخن. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يجعل المنجنيز Mg₅آل₈متوسط الترسيب المركب لتحسين مقاومة التآكل ووظيفة اللحام.

الأفضلية:يزيد من قوة الشد وحد الخضوع ويحسن خصائص القطع والتشغيل الآلي للسبائك.

العوائق:المغنيسيوم₂يجعل Si المسبوكات هشة.

3 - السيليكون (Si)

المغنيسيوم₂الحد الأقصى لذوبان Si في الألومنيوم هو 1.85%، والذي يتناقص مع درجة الحرارة. في سبائك الألومنيوم المشوّهة، يقتصر السيليكون وحده المضاف إلى صفيحة الألومنيوم على مواد اللحام، كما أن للألومنيوم المضاف إليه السيليكون تأثير تقوية معين.

الأفضلية:يحسن قابلية السبائك للصب. يمكن أن يشكّل السيليكون والألومنيوم مذيبات صلبة يمكنها تحسين شكل السبيكة في درجات الحرارة العالية، وتقليل الانكماش وعدم الميل إلى التشقق الساخن. يزيد من قوة الشد والصلابة وقابلية القطع والقوة في درجات الحرارة العالية ويقلل من الاستطالة.

العوائق:من السهل ظهور بقع صلبة خالية من السيليكون (Si) خالية من السيليكون، بحيث تكون قابلية القطع ضعيفة، وسبائك الألومنيوم عالية السيليكون على بوتقة الصب لتأثير الانصهار خطيرة.

4 - الحديد (Fe)

الأفضلية:عندما يكون محتوى الحديد 0.6، يكون لسبائك الألومنيوم تأثير التصاق قوي على القالب، وهو قوي بشكل خاص، أي أنه ليس من السهل تحرير القالب. عندما يتجاوز محتوى الحديد 0.6%، تقل ظاهرة التصاق القالب بشكل كبير.

العوائق:عند احتواء سبائك الألومنيوم على الكثير من الحديد، يكون الحديد هو الحديد₃في₂آل₇وتوجد قشور Al-Si-Fe أو تنظيم يشبه الإبرة في السبيكة، مما ينتج مركبات معدنية تشكل بقعًا صلبة. يقلل هذا التنظيم أيضًا من الخواص الميكانيكية ويزيد من التشقق الساخن ويجعل المسبوكات هشة. هناك أيضًا معادلات الحديد (Fe) التي تزيد عن 1.21 TP3T التي تقلل من سيولة السبيكة، وتضر بجودة الصب، وتقصر من عمر المكونات المعدنية في معدات الصب بالقالب.

5 - المنغنيز (Mn)

يبلغ الحد الأقصى لقابلية ذوبان المنجنيز في المحلول الصلب 1.82%. عندما يكون محتوى المنجنيز 0.8%، تزداد قوة السبيكة مع قابلية الذوبان وتصل الاستطالة إلى الحد الأقصى. سبائك المنغنيز هي سبائك تصلب طويلة وقصيرة الأمد، أي أنها لا تعالج حراريًا للتقوية.

الأفضلية:تزداد قوة السبيكة مع زيادة قابلية الذوبان. تصل الاستطالة إلى قيمتها القصوى عندما يكون محتوى المنجنيز 0.8%. يمنع المنجنيز (Mn) عملية إعادة التبلور في سبائك الألومنيوم، ويزيد من درجة حرارة إعادة التبلور ويصقل الحبيبات المعاد تبلورها بشكل كبير. تتم عملية صقل الحبيبات المعاد بلورتها بشكل أساسي من خلال المنجنيز₆تعيق البلازما المنتشرة للمركبات نمو الحبيبات المعاد بلورتها.₆وهناك تأثير آخر هو أنه يمكن أن يذيب الحديد الشائب (Fe) لتكوين (Fe، Mn)Al₆صُممت التقنية الجديدة لتغيير النسيج المتقشر أو الشبيه بالإبرة في سبائك الألمنيوم من الحديد إلى نسيج بلوري دقيق، مما يقلل من الآثار الضارة للحديد.

العوائق:يمكن أن يؤدي المحتوى المفرط من المنجنيز إلى الانفصال.

6 - النيكل (نيكل)

الأفضلية:ويميل إلى زيادة قوة الشد والصلابة، وله تأثير كبير على مقاومة التآكل.

العوائق:انخفاض مقاومة التآكل والتوصيل الحراري.

7 - الزنك (Zn)

الأفضلية:يُضاف الزنك والمغنيسيوم في نفس الوقت إلى الألومنيوم لتكوين مرحلة التسليح Mg/Zn₂، سيكون له تأثير تقوية كبير على السبيكة.

العوائق:الميل إلى التشقق الإجهادي الناتج عن التآكل الإجهادي.