Rolul diferitelor elemente aditive în aliajul de aluminiu

Siliciu (Si)
Siliciul (Si) este ingredientul principal pentru îmbunătățirea fluidității. Cea mai bună fluiditate poate fi obținută de la eutectic la hipereutectic. Cu toate acestea, siliciul (Si) care cristalizează tinde să formeze puncte dure, ceea ce înrăutățește performanța de tăiere. Prin urmare, în general, nu este permisă depășirea punctului eutectic. În plus, siliciul (Si) poate îmbunătăți rezistența la tracțiune, duritatea, performanța de tăiere și rezistența la temperaturi ridicate, reducând în același timp alungirea.
Aliajul de aluminiu-magneziu (Magneziu) are cea mai bună rezistență la coroziune. Prin urmare, ADC5 și ADC6 sunt aliaje rezistente la coroziune. Intervalul lor de solidificare este foarte mare, deci prezintă fragilitate la cald, iar piesele turnate sunt predispuse la fisuri, ceea ce face ca turnarea să fie dificilă. Magneziul (Mg) ca impuritate în materialele AL-Cu-Si, Mg2Si, va face ca piesele turnate să fie fragile, așa că standardul este în general în limita a 0,3%.

Fier (Fe) Deși fierul (Fe) poate crește semnificativ temperatura de recristalizare a zincului (Zn) și poate încetini procesul de recristalizare, în topirea prin turnare sub presiune, fierul (Fe) provine din creuzete de fier, tuburi cu gât de lebădă și unelte de topire și este solubil în zinc (Zn). Fierul (Fe) transportat de aluminiu (Al) este extrem de mic, iar atunci când fierul (Fe) depășește limita de solubilitate, acesta se va cristaliza sub formă de FeAl3. Defectele cauzate de Fe generează în mare parte zgură și plutesc sub formă de compuși FeAl3. Turnarea devine fragilă, iar prelucrabilitatea se deteriorează. Fluiditatea fierului afectează netezimea suprafeței turnate.
Impuritățile fierului (Fe) vor genera cristale aciculare de FeAl3. Deoarece turnarea sub presiune se răcește rapid, cristalele precipitate sunt foarte fine și nu pot fi considerate componente dăunătoare. Dacă conținutul este mai mic de 0,7%, dezmembrarea nu este ușoară, așa că un conținut de fier de 0,8-1,0% este mai bun pentru turnarea sub presiune. Dacă există o cantitate mare de fier (Fe), se vor forma compuși metalici, formând puncte dure. Mai mult, atunci când conținutul de fier (Fe) depășește 1,2%, fluiditatea aliajului va fi redusă, calitatea turnării și va scurta durata de viață a componentelor metalice din echipamentul de turnare sub presiune.

Nichel (Ni) La fel ca și cuprul (Cu), există o tendință de creștere a rezistenței la tracțiune și a durității, având un impact semnificativ asupra rezistenței la coroziune. Uneori, se adaugă nichel (Ni) pentru a îmbunătăți rezistența la temperaturi ridicate și rezistența la căldură, dar are un impact negativ asupra rezistenței la coroziune și a conductivității termice.

Manganul (Mn) Poate îmbunătăți rezistența la temperaturi ridicate a aliajelor care conțin cupru (Cu) și siliciu (Si). Dacă depășește o anumită limită, este ușor să se genereze compuși cuaternari Al-Si-Fe-P+o {T*T f;X Mn, care pot forma cu ușurință puncte dure și pot reduce conductivitatea termică. Manganul (Mn) poate preveni procesul de recristalizare a aliajelor de aluminiu, poate crește temperatura de recristalizare și poate rafina semnificativ granulele de recristalizare. Rafinarea granulelor de recristalizare se datorează în principal efectului de împiedicare al particulelor compusului MnAl6 asupra creșterii granulelor de recristalizare. O altă funcție a MnAl6 este de a dizolva impuritățile de fier (Fe) pentru a forma (Fe, Mn)Al6 și a reduce efectele nocive ale fierului. Manganul (Mn) este un element important al aliajelor de aluminiu și poate fi adăugat ca aliaj binar Al-Mn independent sau împreună cu alte elemente de aliere. Prin urmare, majoritatea aliajelor de aluminiu conțin mangan (Mn).

Zinc (Zn)
Dacă este prezent zinc (Zn) impur, acesta va prezenta fragilitate la temperaturi ridicate. Cu toate acestea, atunci când este combinat cu mercur (Hg) pentru a forma aliaje puternice de HgZn2, produce un efect de întărire semnificativ. JIS stipulează că un conținut de zinc impur (Zn) trebuie să fie mai mic de 1,0%, în timp ce standardele străine pot permite până la 3%. Această discuție nu se referă la zinc (Zn) ca o componentă a aliajului, ci mai degrabă la rolul său de impuritate care tinde să provoace fisuri în piesele turnate.

Crom (Cr)
Cromul (Cr) formează compuși intermetalici precum (CrFe)Al7 și (CrMn)Al12 în aluminiu, împiedicând nucleația și creșterea recristalizării și oferind unele efecte de întărire aliajului. De asemenea, poate îmbunătăți rezistența aliajului și poate reduce sensibilitatea la fisurare prin coroziune sub tensiune. Cu toate acestea, poate crește sensibilitatea la călire.

Titan (Ti)
Chiar și o cantitate mică de titan (Ti) în aliaj poate îmbunătăți proprietățile mecanice ale acestuia, dar poate, de asemenea, să-i scadă conductivitatea electrică. Conținutul critic de titan (Ti) în aliajele din seria Al-Ti pentru întărirea prin precipitare este de aproximativ 0,15%, iar prezența sa poate fi redusă prin adăugarea de bor.

Plumb (Pb), Staniu (Sn) și Cadmiu (Cd)
Calciul (Ca), plumbul (Pb), staniul (Sn) și alte impurități pot exista în aliajele de aluminiu. Deoarece aceste elemente au puncte de topire și structuri diferite, ele formează compuși diferiți cu aluminiul (Al), rezultând efecte variate asupra proprietăților aliajelor de aluminiu. Calciul (Ca) are o solubilitate solidă foarte scăzută în aluminiu și formează compuși CaAl4 cu aluminiul (Al), care pot îmbunătăți performanța de tăiere a aliajelor de aluminiu. Plumbul (Pb) și staniul (Sn) sunt metale cu punct de topire scăzut și solubilitate solidă scăzută în aluminiu (Al), ceea ce poate reduce rezistența aliajului, dar îi îmbunătățește performanța de tăiere.

Creșterea conținutului de plumb (Pb) poate reduce duritatea zincului (Zn) și poate crește solubilitatea acestuia. Cu toate acestea, dacă plumbul (Pb), staniul (Sn) sau cadmiul (Cd) depășesc cantitatea specificată într-un aliaj de aluminiu:zinc, poate apărea coroziune. Această coroziune este neregulată, apare după o anumită perioadă și este deosebit de pronunțată în atmosfere cu temperaturi ridicate și umiditate ridicată.