Ο ρόλος των διαφόρων πρόσθετων στοιχείων στο κράμα αλουμινίου

Πυρίτιο (Si)
Το πυρίτιο (Si) είναι το κύριο συστατικό για τη βελτίωση της ρευστότητας.Η καλύτερη ρευστότητα μπορεί να επιτευχθεί από ευτηκτική σε υπερευτηκτική.Ωστόσο, το πυρίτιο (Si) που κρυσταλλώνεται τείνει να σχηματίζει σκληρά σημεία, κάνοντας χειρότερη την απόδοση κοπής.Επομένως, γενικά δεν επιτρέπεται η υπέρβαση του ευτηκτικού σημείου.Επιπλέον, το πυρίτιο (Si) μπορεί να βελτιώσει την αντοχή σε εφελκυσμό, τη σκληρότητα, την απόδοση κοπής και την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, ενώ μειώνει την επιμήκυνση.
Μαγνήσιο (Mg) Το κράμα αλουμινίου-μαγνήσιου έχει την καλύτερη αντοχή στη διάβρωση.Επομένως, τα ADC5 και ADC6 είναι κράματα ανθεκτικά στη διάβρωση.Το εύρος στερεοποίησής του είναι πολύ μεγάλο, επομένως έχει θερμή ευθραυστότητα και τα χυτά είναι επιρρεπή σε ρωγμές, καθιστώντας δύσκολη τη χύτευση.Το μαγνήσιο (Mg) ως ακαθαρσία σε υλικά AL-Cu-Si, το Mg2Si θα κάνει τη χύτευση εύθραυστη, επομένως το πρότυπο είναι γενικά εντός 0,3%.

Σίδηρος (Fe) Αν και ο σίδηρος (Fe) μπορεί να αυξήσει σημαντικά τη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης του ψευδαργύρου (Zn) και να επιβραδύνει τη διαδικασία ανακρυστάλλωσης, στην τήξη χύτευσης, ο σίδηρος (Fe) προέρχεται από χωνευτήρια σιδήρου, σωλήνες με λαιμό χήνας και εργαλεία τήξης και είναι διαλυτό στον ψευδάργυρο (Zn).Ο σίδηρος (Fe) που μεταφέρεται από το αλουμίνιο (Al) είναι εξαιρετικά μικρός και όταν ο σίδηρος (Fe) υπερβεί το όριο διαλυτότητας, θα κρυσταλλωθεί ως FeAl3.Τα ελαττώματα που προκαλούνται από το Fe δημιουργούν κυρίως σκωρία και επιπλέουν ως ενώσεις FeAl3.Η χύτευση γίνεται εύθραυστη και η μηχανική ικανότητα χειροτερεύει.Η ρευστότητα του σιδήρου επηρεάζει την ομαλότητα της επιφάνειας χύτευσης.
Οι ακαθαρσίες σιδήρου (Fe) θα δημιουργήσουν κρυστάλλους FeAl3 που μοιάζουν με βελόνες.Δεδομένου ότι η χύτευση με χύτευση ψύχεται γρήγορα, οι κατακρημνισμένοι κρύσταλλοι είναι πολύ λεπτοί και δεν μπορούν να θεωρηθούν επιβλαβή συστατικά.Εάν η περιεκτικότητα είναι μικρότερη από 0,7%, δεν είναι εύκολο να ξεκαλουπωθεί, επομένως η περιεκτικότητα σε σίδηρο 0,8-1,0% είναι καλύτερη για χύτευση.Εάν υπάρχει μεγάλη ποσότητα σιδήρου (Fe), θα σχηματιστούν μεταλλικές ενώσεις, σχηματίζοντας σκληρά σημεία.Επιπλέον, όταν η περιεκτικότητα σε σίδηρο (Fe) υπερβαίνει το 1,2%, θα μειώσει τη ρευστότητα του κράματος, θα βλάψει την ποιότητα της χύτευσης και θα συντομεύσει τη διάρκεια ζωής των μεταλλικών εξαρτημάτων στον εξοπλισμό χύτευσης.

Νικέλιο (Ni) Όπως ο χαλκός (Cu), υπάρχει μια τάση αύξησης της αντοχής σε εφελκυσμό και της σκληρότητας και έχει σημαντικό αντίκτυπο στην αντοχή στη διάβρωση.Μερικές φορές, προστίθεται νικέλιο (Ni) για τη βελτίωση της αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες και της αντοχής στη θερμότητα, αλλά έχει αρνητικό αντίκτυπο στην αντοχή στη διάβρωση και στη θερμική αγωγιμότητα.

Μαγγάνιο (Mn) Μπορεί να βελτιώσει την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες κραμάτων που περιέχουν χαλκό (Cu) και πυρίτιο (Si).Εάν υπερβεί ένα ορισμένο όριο, είναι εύκολο να δημιουργηθούν τεταρτοταγείς ενώσεις Al-Si-Fe-P+o {T*T f;X Mn, οι οποίες μπορούν εύκολα να σχηματίσουν σκληρά σημεία και να μειώσουν τη θερμική αγωγιμότητα.Το μαγγάνιο (Mn) μπορεί να αποτρέψει τη διαδικασία ανακρυστάλλωσης των κραμάτων αλουμινίου, να αυξήσει τη θερμοκρασία ανακρυστάλλωσης και να βελτιώσει σημαντικά τους κόκκους ανακρυστάλλωσης.Η τελειοποίηση των κόκκων ανακρυστάλλωσης οφείλεται κυρίως στην παρεμποδιστική επίδραση των σωματιδίων της ένωσης MnAl6 στην ανάπτυξη των κόκκων ανακρυστάλλωσης.Μια άλλη λειτουργία του MnAl6 είναι να διαλύει τον πρόσμικτο σίδηρο (Fe) για να σχηματίσει (Fe, Mn)Al6 και να μειώσει τις βλαβερές επιπτώσεις του σιδήρου.Το μαγγάνιο (Mn) είναι ένα σημαντικό στοιχείο των κραμάτων αλουμινίου και μπορεί να προστεθεί ως αυτόνομο δυαδικό κράμα Al-Mn ή μαζί με άλλα στοιχεία κράματος.Επομένως, τα περισσότερα κράματα αλουμινίου περιέχουν μαγγάνιο (Mn).

Ψευδάργυρος (Zn)
Εάν υπάρχει ακάθαρτος ψευδάργυρος (Zn), θα παρουσιάσει ευθραυστότητα σε υψηλή θερμοκρασία.Ωστόσο, όταν συνδυάζεται με υδράργυρο (Hg) για να σχηματίσει ισχυρά κράματα HgZn2, παράγει ένα σημαντικό ενισχυτικό αποτέλεσμα.Το JIS ορίζει ότι η περιεκτικότητα σε ακάθαρτο ψευδάργυρο (Zn) πρέπει να είναι μικρότερη από 1,0%, ενώ τα ξένα πρότυπα μπορούν να επιτρέπουν έως και 3%.Αυτή η συζήτηση δεν αναφέρεται στον ψευδάργυρο (Zn) ως συστατικό κράματος αλλά μάλλον στον ρόλο του ως ακαθαρσία που τείνει να προκαλεί ρωγμές στα χυτά προϊόντα.

Chromium (Cr)
Το χρώμιο (Cr) σχηματίζει διαμεταλλικές ενώσεις όπως (CrFe)Al7 και (CrMn)Al12 στο αλουμίνιο, εμποδίζοντας τη δημιουργία πυρήνων και την ανάπτυξη της ανακρυστάλλωσης και παρέχοντας κάποια ενισχυτικά αποτελέσματα στο κράμα.Μπορεί επίσης να βελτιώσει την σκληρότητα του κράματος και να μειώσει την ευαισθησία στη διάβρωση λόγω καταπόνησης.Ωστόσο, μπορεί να αυξήσει την ευαισθησία σβέσης.

Τιτάνιο (Ti)
Ακόμη και μια μικρή ποσότητα τιτανίου (Ti) στο κράμα μπορεί να βελτιώσει τις μηχανικές του ιδιότητες, αλλά μπορεί επίσης να μειώσει την ηλεκτρική του αγωγιμότητα.Η κρίσιμη περιεκτικότητα σε τιτάνιο (Ti) στα κράματα της σειράς Al-Ti για σκλήρυνση με καθίζηση είναι περίπου 0,15% και η παρουσία του μπορεί να μειωθεί με την προσθήκη βορίου.

Μόλυβδος (Pb), Κασσίτερος (Sn) και Κάδμιο (Cd)
Στα κράματα αλουμινίου μπορεί να υπάρχουν ασβέστιο (Ca), μόλυβδος (Pb), κασσίτερος (Sn) και άλλες ακαθαρσίες.Δεδομένου ότι αυτά τα στοιχεία έχουν διαφορετικά σημεία τήξης και δομές, σχηματίζουν διαφορετικές ενώσεις με το αλουμίνιο (Al), με αποτέλεσμα ποικίλες επιδράσεις στις ιδιότητες των κραμάτων αλουμινίου.Το ασβέστιο (Ca) έχει πολύ χαμηλή διαλυτότητα στερεών στο αλουμίνιο και σχηματίζει ενώσεις CaAl4 με το αλουμίνιο (Al), το οποίο μπορεί να βελτιώσει την απόδοση κοπής των κραμάτων αλουμινίου.Ο μόλυβδος (Pb) και ο κασσίτερος (Sn) είναι μέταλλα χαμηλού σημείου τήξης με χαμηλή διαλυτότητα στερεών στο αλουμίνιο (Al), τα οποία μπορούν να μειώσουν την αντοχή του κράματος αλλά να βελτιώσουν την απόδοση κοπής του.

Η αύξηση της περιεκτικότητας σε μόλυβδο (Pb) μπορεί να μειώσει τη σκληρότητα του ψευδαργύρου (Zn) και να αυξήσει τη διαλυτότητά του.Ωστόσο, εάν οποιοδήποτε μόλυβδο (Pb), κασσίτερο (Sn) ή κάδμιο (Cd) υπερβαίνει την καθορισμένη ποσότητα σε ένα αλουμίνιο: κράμα ψευδάργυρου, μπορεί να προκληθεί διάβρωση.Αυτή η διάβρωση είναι ακανόνιστη, εμφανίζεται μετά από μια ορισμένη περίοδο και είναι ιδιαίτερα έντονη σε ατμόσφαιρες υψηλής θερμοκρασίας και υγρασίας.