Kobrea
Aluminio-kobre aleazioaren aluminioan aberatsa den zatia 548 denean, kobrearen aluminioan disolbagarritasun maximoa % 5,65ekoa da. Tenperatura 302ra jaisten denean, kobrearen disolbagarritasuna % 0,45ekoa da. Kobrea aleazio-elementu garrantzitsua da eta disoluzio solidoan indartzeko efektu jakin bat du. Gainera, zahartzearen ondorioz hauspeatutako CuAl2-ak zahartzearen indartzeko efektu nabarmena du. Aluminiozko aleazioetan kobre-edukia normalean % 2,5 eta % 5 artekoa da, eta indartzeko efektua onena da kobre-edukia % 4 eta % 6,8 artekoa denean, beraz, duraluminiozko aleazio gehienen kobre-edukia tarte horren barruan dago. Aluminio-kobre aleazioek silizio, magnesio, manganeso, kromo, zink, burdin eta beste elementu batzuk gutxiago izan ditzakete.
Silizioa
Al-Si aleazio sistemaren aluminioan aberatsa den zatiak 577 graduko tenperatura eutektikoa duenean, silizioaren gehienezko disolbagarritasuna disoluzio solidoan % 1,65ekoa da. Disolbagarritasuna tenperatura jaitsi ahala gutxitzen den arren, aleazio hauek, oro har, ezin dira tratamendu termiko bidez sendotu. Aluminio-silizio aleazioak galdaketa-propietate bikainak eta korrosioarekiko erresistentzia bikainak ditu. Magnesioa eta silizioa aluminioari aldi berean gehitzen zaizkionean aluminio-magnesio-silizio aleazio bat osatzeko, sendotze-fasea MgSi da. Magnesioaren eta silizioaren arteko masa-erlazioa 1,73:1 da. Al-Mg-Si aleazioaren konposizioa diseinatzerakoan, magnesioaren eta silizioaren edukia erlazio horretan konfiguratzen da matrizean. Al-Mg-Si aleazio batzuen erresistentzia hobetzeko, kobre kantitate egokia gehitzen da, eta kromo kantitate egokia gehitzen da kobrearen korrosioarekiko erresistentzian dituen eragin kaltegarriak konpentsatzeko.
Al-Mg2Si aleazio sistemaren oreka fase-diagramaren aluminioan aberatsa den zatian, Mg2Si-ren aluminioan disolbagarritasun maximoa % 1,85ekoa da, eta dezelerazioa txikia da tenperatura jaisten den heinean. Deformatutako aluminiozko aleazioetan, silizioa bakarrik aluminioari gehitzea soldadura-materialetara mugatzen da, eta silizioa aluminioari gehitzeak indartze-efektu jakin bat ere badu.
Magnesioa
Disolbagarritasun-kurbak erakusten duen arren magnesioaren aluminio-disolbagarritasuna asko gutxitzen dela tenperatura jaisten den heinean, industria-deformatutako aluminio-aleazio gehienetan magnesio-edukia % 6 baino txikiagoa da. Silizio-edukia ere baxua da. Aleazio mota hau ezin da bero-tratamenduaren bidez sendotu, baina soldagarritasun ona, korrosioarekiko erresistentzia ona eta erresistentzia ertaina ditu. Magnesioaren bidezko aluminioaren sendotzea agerikoa da. Magnesioaren % 1eko igoera bakoitzeko, trakzio-erresistentzia 34 MPa inguru handitzen da. Manganesoa % 1 baino gutxiago gehitzen bada, sendotze-efektua osatu daiteke. Beraz, manganesoa gehitzeak magnesio-edukia murriztu eta beroan pitzatzeko joera murriztu dezake. Gainera, manganesoak Mg5Al8 konposatuak uniformeki prezipitatu ditzake, korrosioarekiko erresistentzia eta soldadura-errendimendua hobetuz.
Manganesoa
Al-Mn aleazio sistemaren fase-diagrama orekatu lauaren tenperatura eutektikoa 658 denean, manganesoaren gehienezko disolbagarritasuna disoluzio solidoan % 1,82koa da. Aleazioaren erresistentzia handitzen da disolbagarritasuna handitzen den heinean. Manganeso edukia % 0,8 denean, luzapenak balio maximoa lortzen du. Al-Mn aleazioa zahartze-gogortasunik gabeko aleazioa da, hau da, ezin da bero-tratamendu bidez sendotu. Manganesoak aluminiozko aleazioen birkristalizazio prozesua eragotzi, birkristalizazio tenperatura handitu eta birkristalizatutako aleak nabarmen findu ditzake. Birkristalizatutako aleen fintzea batez ere MnAl6 konposatuen partikula sakabanatuek birkristalizatutako aleen hazkundea oztopatzen dutelako gertatzen da. MnAl6-ren beste funtzio bat burdin ezpurutasuna disolbatzea da (Fe, Mn)Al6 osatzeko, burdinaren efektu kaltegarriak murriztuz. Manganesoa elementu garrantzitsua da aluminiozko aleazioetan. Bakarrik gehi daiteke Al-Mn aleazio bitar bat osatzeko. Maizago, beste aleazio elementu batzuekin batera gehitzen da. Beraz, aluminiozko aleazio gehienek manganesoa dute.
Zinka
Zinkaren aluminiozko disolbagarritasuna % 31,6koa da 275ean Al-Zn aleazio sistemaren oreka fase-diagramaren aluminioan aberatsa den zatian, eta bere disolbagarritasuna % 5,6ra jaisten da 125ean. Zinka aluminioari bakarrik gehitzeak oso hobekuntza mugatua du aluminiozko aleazioaren erresistentzian deformazio-baldintzetan. Aldi berean, tentsio-korrosioaren pitzadurak izateko joera dago, eta horrek bere aplikazioa mugatzen du. Zinka eta magnesioa aluminioari aldi berean gehitzeak Mg/Zn2 indartze-fasea sortzen du, eta horrek indartze-efektu nabarmena du aleazioan. Mg/Zn2 edukia % 0,5etik % 12ra handitzen denean, trakzio-erresistentzia eta etekin-erresistentzia nabarmen handitu daitezke. Magnesio-edukia Mg/Zn2 fasea eratzeko behar den kantitatea baino handiagoa den aluminiozko aleazio supergogorretan, zinkaren eta magnesioaren arteko erlazioa 2,7 inguruan kontrolatzen denean, tentsio-korrosioaren pitzaduraren erresistentzia handiena da. Adibidez, kobrezko elementua Al-Zn-Mg-ri gehitzeak Al-Zn-Mg-Cu serieko aleazioa sortzen du. Oinarri sendotzeko efektua aluminiozko aleazio guztien artean handiena da. Aluminiozko aleazio material garrantzitsua da, halaber, aeroespazial, hegazkingintza industrian eta energia elektrikoaren industrian.
Burdina eta silizioa
Burdina aleazio-elementu gisa gehitzen da Al-Cu-Mg-Ni-Fe serieko aluminio forjatuzko aleazioetan, eta silizioa aleazio-elementu gisa gehitzen da Al-Mg-Si serieko aluminio forjatuan eta Al-Si serieko soldadura-hagatxoetan eta aluminio-siliziozko galdaketa-aleazioetan. Oinarrizko aluminiozko aleazioetan, silizioa eta burdina ohiko ezpurutasun-elementuak dira, eta aleazioaren propietateetan eragin handia dute. Batez ere FeCl3 eta silizio aske gisa existitzen dira. Silizioa burdina baino handiagoa denean, β-FeSiAl3 (edo Fe2Si2Al9) fasea sortzen da, eta burdina silizioa baino handiagoa denean, α-Fe2SiAl8 (edo Fe3Si2Al12) sortzen da. Burdinaren eta silizioaren arteko proportzioa desegokia denean, pitzadurak sortuko dira galdaketan. Aluminio galdaketako burdin edukia altuegia denean, galdaketa hauskor bihurtuko da.
Titanioa eta boroa
Titanioa aluminiozko aleazioetan erabili ohi den elementu gehigarria da, Al-Ti edo Al-Ti-B aleazio nagusi moduan gehitzen dena. Titanioak eta aluminioak TiAl2 fasea osatzen dute, kristalizazioan nukleo ez-espontaneo bihurtzen dena eta galdaketa-egitura eta soldadura-egitura fintzen duen zeregina betetzen duena. Al-Ti aleazioek erreakzio pakete bat jasaten dutenean, titanioaren eduki kritikoa % 0,15 ingurukoa da. Boroa badago, moteltzea % 0,01 bezain txikia da.
Kromoa
Kromoa ohiko gehigarri-elementua da Al-Mg-Si seriean, Al-Mg-Zn seriean eta Al-Mg serieko aleazioetan. 600 °C-tan, kromoaren aluminioan disolbagarritasuna % 0,8koa da, eta ia disolbaezina da giro-tenperaturan. Kromoak konposatu intermetalikoak eratzen ditu aluminioan, hala nola (CrFe)Al7 eta (CrMn)Al12, eta horrek birkristalizazio-nukleazio eta hazkunde-prozesua oztopatzen du eta aleazioan indartze-efektu jakin bat du. Gainera, aleazioaren gogortasuna hobetu eta tentsio-korrosioaren pitzadurak izateko joera murriztu dezake.
Hala ere, guneak hozte-sentsibilitatea handitzen du, eta horrek anodizatutako filma horitu egiten du. Aluminiozko aleazioei gehitzen zaien kromo kopurua, oro har, ez da % 0,35 baino handiagoa izaten, eta gutxitzen da aleazioan trantsizio-elementuak handitzen diren heinean.
Estrontzioa
Estrontzioa gainazaleko elementu aktiboa da, eta konposatu intermetalikoen faseen portaera kristalografikoki alda dezake. Beraz, estrontzio elementuarekin egindako aldaketa-tratamenduak aleazioaren langarritasun plastikoa eta azken produktuaren kalitatea hobetu ditzake. Aldaketa-denbora eraginkor luzeari, efektu onari eta erreproduzigarritasunari esker, estrontzioak sodioaren erabilera ordezkatu du Al-Si galdaketa-aleazioetan azken urteotan. % 0,015 ~ % 0,03 estrontzio gehitzeak aluminiozko aleazioari estrusiorako lingoteko β-AlFeSi fasea α-AlFeSi fase bihurtzen du, lingotearen homogeneizazio-denbora % 60 ~ % 70 murriztuz, materialen propietate mekanikoak eta prozesagarritasun plastikoa hobetuz; produktuen gainazaleko zimurtasuna hobetuz.
Silizio handiko (% 10~% 13) aluminiozko aleazio deformatuetarako, % 0,02~% 0,07 estrontzio elementua gehitzeak kristal primarioak gutxienekora murriztu ditzake, eta propietate mekanikoak ere nabarmen hobetu dira. бb trakzio-erresistentzia 233MPa-tik 236MPa-ra igo da, eta б0,2 etekin-erresistentzia 204MPa-tik 210MPa-ra, eta б5 luzapena % 9tik % 12ra igo da. Al-Si aleazio hipereutektikoari estrontzioa gehitzeak silizio partikula primarioen tamaina murriztu, plastikoen prozesatzeko propietateak hobetu eta beroan zein hotzean ijeztea ahalbidetu dezake.
Zirkonioa
Zirkonioa aluminiozko aleazioetan ere ohiko gehigarria da. Oro har, aluminiozko aleazioei gehitzen zaien kantitatea % 0,1 ~ % 0,3 da. Zirkonioak eta aluminioak ZrAl3 konposatuak osatzen dituzte, eta horiek birkristalizazio prozesua oztopatu eta birkristalizatutako aleak findu ditzakete. Zirkonioak galdaketa egitura ere findu dezake, baina efektua titanioa baino txikiagoa da. Zirkonioaren presentziak titanioaren eta boroaren aleen fintze efektua murriztuko du. Al-Zn-Mg-Cu aleazioetan, zirkonioak kromoak eta manganesoak baino eragin txikiagoa duenez hozte-sentsibilitatean, egokia da kromoaren eta manganesoaren ordez zirkonioa erabiltzea birkristalizatutako egitura fintzeko.
Lur arraroen elementuak
Lur arraroen elementuak aluminiozko aleazioei gehitzen zaizkie aluminiozko aleazio-galdaketan osagaien superhoztea handitzeko, aleak fintzeko, bigarren mailako kristalen arteko tartea murrizteko, aleazioan gasak eta inklusioak murrizteko, eta inklusio-fasea esferoidizatzeko joera izateko. Gainera, urtutakoaren gainazaleko tentsioa murriztu dezake, jariakortasuna handitu eta lingoteetan galdaketa erraztu, eta horrek eragin handia du prozesuaren errendimenduan. Hobe da hainbat lur arraro gehitzea % 0,1 inguruko kantitatean. Lur arraro nahasiak gehitzeak (La-Ce-Pr-Nd nahasia, etab.) G?P eremu zahartzearen eraketarako tenperatura kritikoa murrizten du Al-0,65% Mg-0,61% Si aleazioan. Magnesioa duten aluminiozko aleazioek lur arraroen metamorfismoa estimula dezakete.
Ezpurutasuna
Vanadioak VAl11 konposatu errefraktarioa eratzen du aluminiozko aleazioetan, eta horrek zeregina du urtze eta galdaketa prozesuan aleak fintzeko, baina bere zeregina titanioaren eta zirkonioarena baino txikiagoa da. Vanadioak birkristalizatutako egitura fintzeko eta birkristalizazio tenperatura handitzeko eragina ere badu.
Kaltzioaren disolbagarritasun solidoa aluminiozko aleazioetan oso baxua da, eta CaAl4 konposatu bat osatzen du aluminioarekin. Kaltzioa aluminiozko aleazioen elementu superplastikoa da. % 5eko kaltzio eta % 5eko manganesoa gutxi gorabehera dituen aluminiozko aleazio batek superplastikotasuna du. Kaltzioak eta silizioak CaSi osatzen dute, eta hau aluminioan disolbaezina da. Silizio kantitatea disoluzio solidoan murrizten denez, aluminio puru industrialaren eroankortasun elektrikoa apur bat hobetu daiteke. Kaltzioak aluminiozko aleazioen ebaketa-errendimendua hobetu dezake. CaSi2-k ezin ditu aluminiozko aleazioak sendotu tratamendu termikoaren bidez. Kaltzio kantitate txikiak lagungarriak dira hidrogenoa aluminio urtutik kentzeko.
Beruna, eztainua eta bismutoa urtze-puntu baxuko metalak dira. Aluminioan duten disolbagarritasun solidoa txikia da, eta horrek aleazioaren erresistentzia apur bat murrizten du, baina ebaketa-errendimendua hobetu dezake. Bismutoa solidotzean hedatzen da, eta hori onuragarria da elikadurarako. Magnesio handiko aleazioei bismutoa gehitzeak sodioaren hauskortasuna saihestu dezake.
Antimonioa batez ere aluminiozko aleazio gordinak aldatzaile gisa erabiltzen da, eta gutxitan erabiltzen da deformatutako aluminiozko aleazioetan. Bismutoa Al-Mg deformatutako aluminiozko aleazioan bakarrik ordezkatu behar da sodioaren hauskortasuna saihesteko. Antimonio elementua Al-Zn-Mg-Cu aleazio batzuei gehitzen zaie prentsatze beroaren eta hotzaren prozesuen errendimendua hobetzeko.
Berilioak aluminiozko aleazio deformatuetan oxido-filmaren egitura hobetu dezake eta urtzean eta galdatzean errekuntza-galerak eta inklusioak murriztu. Berilioa elementu toxikoa da, gizakiengan alergia-intoxikazioak eragin ditzakeena. Beraz, berilioa ezin da egon janari eta edariekin kontaktuan jartzen diren aluminiozko aleazioetan. Soldadura-materialen berilio-edukia normalean 8μg/ml-tik behera kontrolatzen da. Soldadura-substratu gisa erabiltzen diren aluminiozko aleazioek ere berilio-edukia kontrolatu beharko lukete.
Sodioa ia disolbaezina da aluminioan, eta solidoen disolbagarritasun maximoa % 0,0025 baino txikiagoa da. Sodioaren urtze-puntua baxua da (97,8 ℃), aleazioan sodioa dagoenean, dendrita gainazalean edo ale-mugan adsorbatzen da solidotzean zehar, prozesamendu beroan zehar, ale-mugan dagoen sodioak likido-adsorzio geruza bat sortzen du, eta horrek hauskorra den pitzadura eragiten du, NaAlSi konposatuak eratzen dira, ez dago sodio askerik eta ez du "sodio hauskorrik" sortzen.
Magnesio edukia % 2tik gorakoa denean, magnesioak silizioa eramaten du eta sodio askea hauspeatzen du, eta horrek "sodio hauskortasuna" eragiten du. Beraz, magnesio handiko aluminiozko aleazioetan ez da baimentzen sodio gatz fluxua erabiltzea. "Sodio hauskortasuna" saihesteko metodoen artean daude klorazioa, sodioak NaCl eratzea eragiten duena eta zepara isurtzea, bismutoa gehitzea Na2Bi eratzeko eta metal matrizean sartzea; antimonioa gehitzea Na3Sb eratzeko edo lur arraroak gehitzeak ere efektu bera izan dezake.
May Jiangek editatua, MAT Aluminum-etik
Argitaratze data: 2024ko abuztuak 8
