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die Rolle der verschiedenen Elemente in der Aluminiumlegierung

December 9,2019.

Cu


Die maximale Löslichkeit von Kupfer in Aluminium beträgt 5,65%, wenn der aluminiumreiche Anteil der Aluminium-Kupfer-Legierung 548 beträgt, und die Löslichkeit von Kupfer beträgt 0,45%, wenn die Temperatur auf 302 sinkt. Kupfer ist ein wichtiges Legierungselement und hat einen bestimmten Feststoff lösungsstärkende Wirkung. Zusätzlich hat mit der Alterung präzipitiertes Cu Al 2 eine signifikante alterungsverstärkende Wirkung. Der Kupfergehalt in der Aluminiumlegierung beträgt normalerweise 2,5 bis 5%, und der Verstärkungseffekt ist am besten, wenn der Kupfergehalt 4 bis 6,8% beträgt, so dass der Kupfergehalt der meisten harten Aluminiumlegierungen in diesem Bereich liegt.
Aluminium-Kupfer-Legierungen können weniger Elemente wie Silizium, Magnesium, Mangan, Chrom, Zink und Eisen enthalten.

Si


Die maximale Löslichkeit von Silizium in fester Lösung beträgt 1,65% bei der eutektischen Temperatur des Aluminiumteils mit einem Gehalt an einer 577-Al-Si-Legierung. Obwohl die Löslichkeit mit abnehmender Temperatur abnimmt, werden solche Legierungen im Allgemeinen nicht wärmegehärtet. Al-Si-Legierung hat hervorragende Gießeigenschaften und Korrosionsbeständigkeit.
Wenn Magnesium und Silicium gleichzeitig zu Aluminium gegeben werden, um eine Aluminium-Magnesium-Silicium-Legierung zu bilden, ist die Verstärkungsphase MgSi. Das Massenverhältnis von Magnesium zu Silicium beträgt 1,73: 1. Beim Entwurf einer Legierungszusammensetzung auf Al-Mg-Si-Basis wird der Gehalt an Magnesium und Silicium in diesem Verhältnis auf dem Substrat angeordnet. In einigen Al-Mg-Si-Legierungen wird zur Erhöhung der Festigkeit eine geeignete Menge Kupfer zugesetzt, und gleichzeitig wird eine geeignete Menge Chrom zugesetzt, um die nachteilige Wirkung von Kupfer auf die Korrosionsbeständigkeit auszugleichen.
Al-Mg2Si-Legierungs-Gleichgewichtsphasendiagramm Die maximale Löslichkeit des aluminiumreichen Teils Mg2Si in Aluminium beträgt 1,85% und die Verzögerung nimmt mit abnehmender Temperatur ab.
Bei einer verformten Aluminiumlegierung ist der Zusatz von Silizium zu Aluminium allein auf Schweißmaterialien beschränkt, und der Zusatz von Silizium zu Aluminium hat auch einen gewissen Verstärkungseffekt.

Mg

Al-Mg-Legierungs-Gleichgewichtsphasendiagramm Al-reicher Anteil Obwohl die Löslichkeitskurve zeigt, dass die Löslichkeit von Magnesium in Aluminium mit der Temperatur stark abnimmt, beträgt der Magnesiumgehalt in den meisten industriell verformten Aluminiumlegierungen weniger als 6%. Der Siliziumgehalt ist ebenfalls niedrig. Diese Legierungen können nicht durch Wärmebehandlung verfestigt werden, weisen jedoch eine gute Lötbarkeit, eine gute Korrosionsbeständigkeit und eine mittlere Festigkeit auf.
Die Verfestigung von Magnesium auf Aluminium ist offensichtlich. Mit jeder Zugabe von 1% Magnesium erhöht sich die Zugfestigkeit um ca. 34 MPa. Wenn Mangan unter 1% zugesetzt wird, kann der Verstärkungseffekt ergänzt werden. Daher kann nach der Zugabe von Mangan der Magnesiumgehalt verringert werden, und gleichzeitig kann die Tendenz zur thermischen Rißbildung verringert werden. Darüber hinaus kann Mangan die Mg5Al8-Verbindung auch gleichmäßig ausfällen, wodurch die Korrosionsbeständigkeit und die Schweißleistung verbessert werden.


Mn


Bei der eutektischen Temperatur von 658 beträgt die maximale Gleichgewichtslöslichkeit von Mangan in fester Lösung 1,82%. Die Festigkeit der Legierung nimmt mit zunehmender Löslichkeit zu. Wenn der Mangangehalt 0,8% beträgt, erreicht die Dehnung ein Maximum. Al-Mn-Legierung ist eine alterungsbeständige härtende Legierung, das heißt, sie kann nicht durch Wärmebehandlung verfestigt werden.
Rheniummangan kann den Rekristallisationsprozess von Aluminiumlegierungen verhindern, die Rekristallisationstemperatur erhöhen und die rekristallisierten Körner erheblich verfeinern. Das Raffinieren der umkristallisierten Körner wird hauptsächlich durch die dispergierten Teilchen der MnAl & sub6; -Verbindung verursacht, die das Wachstum der umkristallisierten Körner behindern. Eine weitere Funktion von MnAl6 besteht darin, die Eisenverunreinigung unter Bildung von (Fe, Mn) Al6 aufzulösen und die schädlichen Wirkungen von Eisen zu verringern.
Hafniummangan ist ein wichtiges Element von Aluminiumlegierungen und kann separat zugesetzt werden, um binäre Al-Mn-Legierungen zu bilden. Die meisten werden mit anderen Legierungselementen versetzt, sodass die meisten Aluminiumlegierungen Mangan enthalten.

Zn

Das Al-Zn-Legierungsgleichgewicht-Phasendiagramm zeigt, dass die Löslichkeit von Zink in Aluminium 31,6% beträgt, wenn der aluminiumreiche Teil 275 ist, und seine Löslichkeit auf 5,6% abnimmt, wenn er 125 ist.
Aluminium allein wird Rheniumzink zugesetzt, und die Verbesserung der Festigkeit von Aluminiumlegierungen unter Verformungsbedingungen ist sehr begrenzt. Gleichzeitig kommt es zu Spannungsrisskorrosion und -neigung, was die Anwendung einschränkt.
Bei gleichzeitiger Zugabe von Zink und Magnesium zu Aluminium bildet sich eine Verfestigungsphase Mg / Zn2, die einen signifikanten Verfestigungseffekt auf die Legierung hat. Wenn der Mg / Zn & sub2; -Gehalt von 0,5% auf 12% erhöht wird, können die Zugfestigkeit und die Streckgrenze signifikant erhöht werden. Wenn der Magnesiumgehalt die zur Bildung der Mg / Zn & sub2; -Phase erforderliche superharte Aluminiumlegierung übersteigt, ist die Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit am größten, wenn das Verhältnis von Zink zu Magnesium auf etwa 2,7 eingestellt wird.
Wenn zum Beispiel Kupfer auf der Basis von Al-Zn-Mg zugesetzt wird, um eine Legierung der Al-Zn-Mg-Cu-Reihe zu bilden, ist der Basisverstärkungseffekt unter allen Aluminiumlegierungen am größten und es ist auch ein wichtiges Aluminiumlegierungsmaterial in der Luft- und Raumfahrt, in der Luftfahrt und in der Energiewirtschaft.
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