سبائك الزنك والمغنيسيوم
يعتبر الزنك والمغنيسيوم في سبيكة Al-Zn-Mg من العناصر الرئيسية في صناعة السبائك, وكسرها الكتلي بشكل عام لا يزيد عن 7.5%. حيث يزداد محتوى الزنك والمغنيسيوم, تزداد قوة الشد وتأثير المعالجة الحرارية للسبائك بشكل عام. يرتبط ميل السبيكة للتآكل الإجهادي بمجموع محتوى الزنك والمغنيسيوم. للسبائك عالية المغنيسيوم منخفضة الزنك أو عالية الزنك منخفضة المغنيسيوم, طالما أن مجموع كسور كتلة الزنك والمغنيسيوم لا يزيد عن 7%, the alloy has good stress corrosion resistance. The weld cracking tendency of the alloy decreases with the increase of the magnesium content.
عناصر الإضافة النزرة في سبائك الزنك سلسلة المنغنيز, الكروم, نحاس, الزركونيوم والتيتانيوم, والشوائب الرئيسية هي الحديد والسيليكون. الوظائف المحددة هي كما يلي:
(1) المنغنيز والكروم: يمكن أن تؤدي إضافة المنغنيز والكروم إلى تحسين مقاومة التآكل الإجهادي للسبائك. عندما ω(Mn)= 0.2٪ ~ 0.4٪, the effect is significant. The effect of adding chromium is greater than adding manganese. إذا تم إضافة المنجنيز والكروم في نفس الوقت, تأثير الحد من ميل الإجهاد للتآكل أفضل, و ω(سجل تجاري)= 0.1٪ ~ 0.2٪ مناسب.
(2) الزركونيوم: Zirconium can significantly improve the weldability of Al-Zn-Mg alloys. When 0.2% يضاف Zr إلى سبيكة AlZn5Mg3Cu0.35Cr0.35, welding cracks are significantly reduced. Zirconium can also increase the final recrystallization temperature of the alloy. في سبيكة AlZn4.5Mgl.8Mn0.6, عندما ω(Zr)>0.2%, تكون درجة حرارة إعادة التبلور النهائية للسبيكة أعلى من 500 درجة مئوية. وبالتالي, تبقى المادة بعد التبريد. Deformed tissue. The addition of ω(Zr)= 0.1٪ ~ 0.2٪ إلى سبيكة Al-Zn-Mg المحتوية على المنجنيز يمكن أيضًا تحسين مقاومة التآكل الإجهادي للسبيكة, لكن تأثير الزركونيوم أقل من تأثير الكروم.
(3) التيتانيوم: يمكن أن تؤدي إضافة التيتانيوم إلى السبيكة إلى تحسين الحبيبات البلورية للسبيكة في حالة الصب وتحسين قابلية اللحام للسبيكة, but its effect is lower than that of zirconium. If titanium and zirconium are added at the same time, the effect will be better. In AlZn5Mg3Cr0.3Cu0.3 alloy with ω(أنت)= 0.12٪, عندما ω(Zr)>0.15%, السبيكة لديها قابلية لحام واستطالة أفضل, والتي يمكن الحصول عليها وإضافتها بشكل منفصل ω(Zr)>0.2 The same effect as %. Titanium can also increase the recrystallization temperature of the alloy.
(4) نحاس: يمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة من النحاس إلى سبيكة سلسلة Al-Zn-Mg إلى تحسين مقاومة تآكل الإجهاد وقوة الشد, ولكن يتم تقليل قابلية اللحام للسبائك.
(5) حديد: يمكن أن يقلل الحديد من مقاومة التآكل والخصائص الميكانيكية للسبائك, especially for alloys with higher manganese content. وبالتالي, يجب أن يكون محتوى الحديد منخفضًا قدر الإمكان ويجب أن يحد من ω(Fe)<0.3%.
(6) السيليكون: يمكن أن يقلل السيليكون من قوة السبيكة, تقليل أداء الانحناء قليلاً, وزيادة ميل شقوق اللحام. وبالتالي, ω (و) يجب أن يقتصر على <0.3%.
سبائك الزنك والمغنيسيوم والنحاس
سبيكة Al-Zn-Mg-Cu هي سبيكة قابلة للمعالجة بالحرارة ويمكن تقويتها. عناصر التقوية الرئيسية هي الزنك والمغنيسيوم. للنحاس أيضًا تأثير تقوية معين, لكن وظيفتها الرئيسية هي تحسين مقاومة التآكل للمادة.
(1) الزنك والمغنيسيوم: الزنك والمغنيسيوم هما عنصران أساسيان في تقوية الجسم. عندما يتعايشون, ال (MgZn 2) و ت (ال 2 ملغ 2 Zn 3) phases are formed. The solubility of η phase and T phase in aluminum is very large, وتتغير بشكل جذري مع ارتفاع درجات الحرارة وانخفاضها. ذوبان MgZn 2 عند درجة حرارة سهلة الانصهار تصل 28%, الذي ينخفض إلى 4٪ ~ 5٪ في درجة حرارة الغرفة, الذي له تأثير تقوية قوي للشيخوخة. , يمكن أن تؤدي زيادة محتوى الزنك والمغنيسيوم إلى زيادة القوة والصلابة بشكل كبير, لكنه سيقلل من اللدونة, مقاومة التآكل الإجهاد وصلابة الكسر.
(2) نحاس: عندما ω(Zn):ω(ملغ)>2.2 ومحتوى النحاس أكبر من محتوى المغنيسيوم, يمكن أن ينتج النحاس والعناصر الأخرى مرحلة تقوية S.(CuMgAl 2) لزيادة قوة السبيكة, ولكن على العكس في حالة المرحلة S., احتمال الوجود ضئيل جدا. يمكن أن يقلل النحاس من فرق الجهد بين حدود الحبوب وداخل الحبيبات, ويمكن أيضًا تغيير بنية المرحلة المترسبة وصقل مرحلة ترسيب حدود الحبوب, لكن تأثيره ضئيل على عرض منطقة خالية من العيوب; يمكن أن تمنع ميل التكسير الحبيبي, وبالتالي تحسين أداء مقاومة تآكل السبيكة. لكن, عندما ω(مع)>3%, تتدهور مقاومة التآكل للسبيكة بدلاً من ذلك. يمكن أن يزيد النحاس من درجة التشبع الفائق للسبيكة, تسريع عملية الشيخوخة الاصطناعية للسبيكة عند 100 ~ 200, قم بتوسيع نطاق درجة الحرارة المستقرة لمنطقة GP, وتحسين قوة الشد, قوة اللدونة والتعب. بالإضافة الى, درس FSLin وآخرون في الولايات المتحدة تأثير محتوى النحاس على قوة إجهاد 7000 سلسلة الألومنيوم, ووجدت أن محتوى النحاس في نطاق ليس مرتفعًا جدًا يزيد من مقاومة التعب ومتانة الكسر لسلالة الدورة مع زيادة محتوى النحاس, والوسط يقلل من معدل نمو الشقوق, لكن إضافة النحاس تميل إلى إحداث تآكل بين الخلايا الحبيبية وتأليب التآكل. حسب معطيات أخرى, يرتبط تأثير النحاس على صلابة الكسر بقيمة ω(Zn):ω(ملغ). عندما تكون النسبة صغيرة, كلما زاد محتوى النحاس, كلما كانت القساوة أسوأ; عندما تكون النسبة كبيرة, لا تزال الصلابة أعلى حتى لو كان محتوى النحاس أعلى. حسن جدا.
هناك أيضًا كمية صغيرة من العناصر النزرة مثل المنجنيز, الكروم, الزركونيوم, الفاناديوم, التيتانيوم, والبورون في السبيكة. الحديد والسيليكون شوائب ضارة في السبيكة. تفاعلهم على النحو التالي:
(1) المنغنيز والكروم: إضافة كمية صغيرة من عناصر المجموعة الانتقالية المنغنيز, الكروم, إلخ. has a significant effect on the structure and properties of the alloy. These elements can produce dispersed particles during homogenization and annealing of the ingot to prevent the migration of dislocations and grain boundaries, وبالتالي زيادة درجة حرارة إعادة التبلور ومنع نمو الحبوب بشكل فعال; يمكنها صقل الحبوب والتأكد من أن الهيكل ساخن بعد المعالجة والمعالجة الحرارية, يتم الحفاظ على الحالة غير المتبلورة أو المعاد بلورتها جزئيًا, which improves the strength and has better stress corrosion resistance. In improving the stress corrosion resistance, إضافة الكروم له تأثير أفضل من إضافة المنجنيز. عمر تكسير التآكل الناتج عن الإجهاد(سجل تجاري)= 0.45٪ هي عشرات مئات المرات أطول من إضافة نفس الكمية من المنجنيز.
(2) الزركونيوم: هناك اتجاه حديث لاستبدال الكروم والمنغنيز بالزركونيوم. يمكن أن يزيد الزركونيوم بدرجة كبيرة من درجة حرارة إعادة التبلور للسبائك. سواء كان تشوه ساخن أو بارد, يمكن الحصول على هيكل غير متبلور بعد المعالجة الحرارية, وبالتالي تحسين أداء مقاومة تآكل السبيكة, قابلية اللحام, كسر صلابة, مقاومة التآكل الإجهاد, إلخ., هي إضافات أثرية واعدة جدًا في سبائك الزنك والمغنيسيوم والنحاس.
(3) التيتانيوم والبورون: يمكن أن يقوم التيتانيوم والبورون بتنقية الحبيبات البلورية للسبيكة في حالة الصب وزيادة درجة حرارة إعادة التبلور للسبيكة.
(4) الحديد والسيليكون: الحديد والسيليكون شوائب ضارة موجودة حتمًا في 7 سلسلة سبائك الألومنيوم, which mainly come from raw materials and tools and equipment used in smelting and casting. These impurities mainly exist in the form of hard and brittle FeAl 3 والسيليكون الحر. تتشكل هذه الشوائب أيضًا (FeMn)ال 6, (FeMn)و 2 ال 5, ال(FeMnCr) وغيرها من المركبات الخشنة مع المنغنيز والكروم. FeAl 3 له دور صقل الحبوب, لكن لها تأثير أكبر على مقاومة التآكل. مع زيادة محتوى المرحلة غير القابلة للذوبان, يزداد أيضًا جزء الحجم من المرحلة غير القابلة للذوبان. سيتم كسر هذه الأطوار غير القابلة للذوبان واستطالة عند تشوهها, وسيظهر هيكل يشبه النطاق. , يتم ترتيب الجسيمات في خط مستقيم على طول اتجاه التشوه وتتكون من قصيرة, unconnected strips. Because the impurity particles are distributed inside the grains or on the grain boundaries, أثناء تشوه البلاستيك, ستحدث المسام على جزء من حدود مصفوفة الحبوب, مما يؤدي إلى تشققات صغيرة, التي أصبحت مهد الشقوق الكبيرة. في نفس الوقت, it will also promote the premature development of cracks. بالإضافة الى, له تأثير أكبر على معدل نمو تشققات التعب. له تأثير معين في تقليل اللدونة الموضعية أثناء الفشل. قد يكون هذا بسبب زيادة عدد الشوائب التي تقصر المسافة بين الجسيمات, وبالتالي تقليل تدفق التشوه البلاستيكي حول الكراك. Sexually related. Because the phases containing iron and silicon are difficult to dissolve at room temperature, إنها تلعب دور الشقوق ومن المحتمل أن تصبح مصادر صدع لتسبب تكسر المادة, مما له تأثير سلبي للغاية على الاستطالة, especially the fracture toughness of the alloy. وبالتالي, في تصميم وإنتاج السبائك الجديدة, يتم التحكم بدقة في محتوى الحديد والسيليكون. بالإضافة إلى استخدام المواد الخام المعدنية عالية النقاء, كما تم اتخاذ بعض الإجراءات أثناء عملية الصهر والصب لتجنب اختلاط العنصرين في السبيكة.