El papel de los diversos elementos en la aleación de aluminio (1)

En primer lugar, la influencia de los elementos de aleación.


Elemento de cobre Cu


Cuando la aleación de aluminio-cobre es rica en la porción de aluminio 548, la mayor solubilidad del cobre en el aluminio es del 5,65%, y cuando la temperatura se reduce a 302, la solubilidad del cobre es del 0,45%. El cobre es un elemento de aleación importante y tiene un cierto efecto de fortalecimiento de la solución sólida. Además, el CuAl2 precipitado por el envejecimiento tiene un evidente efecto de fortalecimiento del envejecimiento. El contenido de cobre en la aleación de aluminio suele ser del 2,5% al 5%, y el efecto de refuerzo es mejor cuando el contenido de cobre es del 4% al 6,8%, por lo que el contenido de cobre de la mayoría de las aleaciones de aluminio duro está en este rango.


La aleación de aluminio y cobre puede contener menos elementos como silicio, magnesio, manganeso, cromo, zinc y hierro.


Elemento de silicio si


Cuando la aleación de Al-Si es rica en aluminio a una temperatura eutéctica de 577, la mayor solubilidad del silicio en la solución sólida es del 1.65%. Aunque la solubilidad disminuye con la disminución de la temperatura, tales aleaciones generalmente no son tratables térmicamente. Las aleaciones de aluminio y silicio tienen excelentes propiedades de fundición y resistencia a la corrosión.


Si el magnesio y el silicio se agregan simultáneamente al aluminio para formar una aleación de aluminio-magnesio-silicio, la fase de fortalecimiento es MgSi. La relación de masa de magnesio a silicio fue de 1.73: 1. Cuando se diseña la composición de aleación de Al-Mg-Si, los contenidos de magnesio y silicio se disponen en esta relación en el sustrato. En algunas aleaciones de Al-Mg-Si, para aumentar la resistencia, se agrega una cantidad apropiada de cobre y se agrega una cantidad apropiada de cromo para compensar el efecto adverso del cobre en la resistencia a la corrosión.


El diagrama de fase de equilibrio de la aleación de Al-Mg2Si es rico en aluminio. La mayor solubilidad del Mg2Si en el aluminio es del 1.85%, y la desaceleración es pequeña a medida que la temperatura disminuye.


Entre las aleaciones de aluminio deformadas, el silicio se agrega al aluminio solo y se limita a los materiales de soldadura, y el silicio tiene un cierto efecto de fortalecimiento cuando se agrega al aluminio.


Magnesio magnesio


El diagrama de fase de equilibrio de la aleación de Al-Mg es rico en aluminio. Aunque la curva de solubilidad indica que la solubilidad del magnesio en aluminio se reduce en gran medida con la temperatura, en la mayoría de las aleaciones de aluminio deformadas industrialmente, el contenido de magnesio es inferior al 6%. El contenido de silicio también es bajo, y dichas aleaciones no se tratan térmicamente, pero tienen buena soldabilidad, buena resistencia a la corrosión y resistencia moderada.


El fortalecimiento del magnesio por el aluminio es evidente. Por cada 1% de aumento de magnesio, la resistencia a la tracción es de aproximadamente 34 MPa. Si se agrega menos del 1% de manganeso, puede complementar el fortalecimiento. Por lo tanto, después de agregar manganeso, el contenido de magnesio puede reducirse y la tendencia al agrietamiento en caliente puede reducirse. Además, el manganeso puede precipitar uniformemente el compuesto Mg5Al8 para mejorar la resistencia a la corrosión y el rendimiento de la soldadura.


Elemento manganeso Mn


El diagrama de fase de equilibrio parcial del sistema de aleación Al-Mn tiene una gran solubilidad del 1,82% de manganeso en la solución sólida a una temperatura eutéctica de 658. La resistencia de la aleación aumenta al aumentar la solubilidad. Cuando el contenido de manganeso es del 0,8%, el alargamiento alcanza un gran valor. La aleación Al-Mn es una aleación que no se endurece por envejecimiento, es decir, no se puede tratar térmicamente.


El manganeso puede prevenir el proceso de recristalización de las aleaciones de aluminio, aumentar la temperatura de recristalización y refinar notablemente los granos recristalizados. El refinamiento de los granos recristalizados se debe principalmente a la difusión de partículas del compuesto MnAl6 para impedir el crecimiento de los granos recristalizados. Otra función de MnAl6 es disolver la impureza del hierro y formar (Fe, Mn) Al6 para reducir los efectos nocivos del hierro.


El manganeso es un elemento importante de la aleación de aluminio y se puede agregar por separado para formar una aleación binaria de Al-Mn, y se agrega más junto con otros elementos de aleación, de modo que la mayoría de las aleaciones de aluminio contienen manganeso.


Zinc Zn


Diagrama de fase de equilibrio de aleación de Al-Zn La solubilidad del zinc en aluminio es de 31.6% en la fracción rica en aluminio 275, mientras que la solubilidad disminuye a 5.6% a 125.


El zinc se agrega al aluminio solo. Bajo la condición de deformación, la resistencia de la aleación de aluminio es muy limitada, y existe una tendencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión, que limita su aplicación.


La adición simultánea de zinc y magnesio en aluminio forma una fase de fortalecimiento Mg / Zn2, que tiene un efecto de fortalecimiento significativo en la aleación. Cuando el contenido de Mg / Zn2 se incrementa de 0.5% a 12%, la resistencia a la tracción y la resistencia al rendimiento pueden incrementarse significativamente. El contenido de magnesio excede el de la aleación de aluminio superduro necesaria para formar la fase Mg / Zn2. Cuando la relación de zinc a magnesio se controla a aproximadamente 2,7, la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión es grande.


Por ejemplo, cuando se agrega Al-Zn-Mg a Al-Zn-Mg, se forma una aleación de Al-Zn-Mg-Cu y el efecto de fortalecimiento de la base es mayor entre todas las aleaciones de aluminio. También es un importante material de aleación de aluminio en la industria aeroespacial, aeronáutica y eléctrica. .