2000 ชุดอลูมิเนียม การจำแนกประเภท
โลหะผสม Al-Cu-Mg
หมายเลขคอมโพสิตหลักของอัลลอยด์ซีรีส์ AI-Cu-Mg คือ 2A01, 2A02, 2A06, 2A10, 2A11, 2A12, ฯลฯ. สารเติมแต่งหลักคือทองแดง, แมกนีเซียมและแมงกานีส. พวกมันมีผลกับโลหะผสมดังต่อไปนี้:
เมื่อ ω(มก) คือ 1% ~ 2%, ω(กับ) เพิ่มขึ้นจาก 1% ถึง 4%, ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมในสถานะดับเพิ่มขึ้นจาก 200MPa เป็น 380MPa; ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมในสถานะการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติเพิ่มขึ้นจาก 300MPa เพิ่มเป็น 480MPa. เมื่อ ω(กับ) อยู่ภายใน 1%~4% และ ω(มก) เพิ่มขึ้นจาก 0.5% ถึง 2.0%, ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมเพิ่มขึ้น; เมื่อ ω(มก) เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ, ความแข็งแรงของโลหะผสมลดลง.
ω(กับ)=4.0% และ ω(มก)= 2.0% ค่าความต้านทานแรงดึงของโลหะผสม, ω(กับ)=3%~4% และ ω(มก)=0.5%~1.3% อัลลอย, ชะลอความแก่ตามธรรมชาติ. การทดลองระบุว่าความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมแบบไตรภาค Al-Cu-Mg ที่มี ω(กับ)=4%~6% และ ω(มก)=1%~2% สามารถเข้าถึง 490~ ในสภาวะชราตามธรรมชาติที่ดับแล้ว. 510MPa.
จากค่าทดสอบความทนทานของโลหะผสม Al-Cu-Mg ด้วย ω(มิน)=0.6% ที่ 200 ℃และความเครียด 160MPa, จะทราบได้ว่าเนื้อหาของ ω(กับ)=3.5%~6% และ ω(มก)=1.2%~2.0 % ล้อแม็ก, แข็งแรงทนทาน. ณ ขณะนี้, โลหะผสมตั้งอยู่บนหน้าตัดเทียมไบนารีของ Al-S (อัล, CuMg) หรือใกล้บริเวณนี้. สำหรับโลหะผสมที่อยู่ห่างไกลจากภาคตัดขวางแบบไบนารีเทียม, นั่นคือ, เมื่อ ω(มก)<1.2% และ ω(มก)>2.0%, ความแข็งแรงถาวรลดลง. ถ้าโอ้(มก) เพิ่มขึ้นเป็น 3.0% หรือมากกว่า, ความแข็งแรงถาวรของโลหะผสมจะลดลงอย่างรวดเร็ว.
การทดสอบที่อุณหภูมิ 250 องศาเซลเซียสและ 100MPa ได้รับกฎหมายที่คล้ายคลึงกัน. วรรณกรรมชี้ให้เห็นว่าโลหะผสมที่มีความแข็งแรงถาวรที่ 300 °C อยู่ในบริเวณเฟส α+S ทางด้านขวาของส่วนตัดขวางแบบไบนารี Al-S ที่มีปริมาณแมกนีเซียมสูงกว่า.
โลหะผสมไบนารี Al-Cu ที่มี ω(กับ)=3%~5% มีความต้านทานการกัดกร่อนต่ำมากในสถานะการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติที่ดับแล้ว. กำลังเพิ่ม 0.5% Mg สามารถลดศักยภาพของสารละลาย α ที่เป็นของแข็ง, ซึ่งสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมได้บางส่วน. เมื่อ ω(มก)>1.0%, การกัดกร่อนเฉพาะที่ของโลหะผสมเพิ่มขึ้น, และการยืดตัวจะลดลงอย่างรวดเร็วหลังการกัดกร่อน.
สำหรับโลหะผสมที่มี ω(กับ)>4.0% และ ω(มก)>1.0%, แมกนีเซียมช่วยลดความสามารถในการละลายของทองแดงในอะลูมิเนียม. โลหะผสมมี CuAl . ที่ไม่ละลายน้ำ 2 และเฟส S ในสถานะดับ. การปรากฏตัวของเฟสเหล่านี้เร่งการกัดกร่อน . โลหะผสมที่มี ω(กับ)=3%~5% และ ω(มก)=1%~4% อยู่ในโซนเฟสเดียวกันและมีความต้านทานการกัดกร่อนใกล้เคียงกันในสถานะการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติที่ดับแล้ว. โลหะผสมในบริเวณเฟส α-S มีความต้านทานการกัดกร่อนที่แย่กว่า α-CuAl 2 -ภูมิภาค S. การกัดกร่อนตามขอบเกรนเป็นแนวโน้มการกัดกร่อนหลักของโลหะผสม Al-Cu-Mg.
แมงกานีสถูกเติมลงในโลหะผสม Al-Cu-Mg เป็นหลักเพื่อขจัดผลกระทบที่เป็นอันตรายของเหล็กและปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน. แมงกานีสสามารถเพิ่มความแข็งแรงของอุณหภูมิห้องของโลหะผสมได้เล็กน้อย, แต่ช่วยลดความเป็นพลาสติก. แมงกานีสยังสามารถชะลอและลดกระบวนการชราของโลหะผสม Al-Cu-Mg และปรับปรุงความต้านทานความร้อนของโลหะผสม. แมงกานีสยังเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่ทำให้โลหะผสม Al-Cu-Mg มีผลการอัดรีด. ω(มิน) โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 1%. หากเนื้อหาสูงเกินไป, มันสามารถสร้างหยาบได้ (FeMn)อัล 6 สารประกอบเปราะและลดความเป็นพลาสติกของโลหะผสม.
องค์ประกอบติดตามจำนวนเล็กน้อยที่เพิ่มลงในโลหะผสม Al-Cu-Mg คือไททาเนียมและเซอร์โคเนียม, และสิ่งสกปรกส่วนใหญ่เป็นเหล็ก, ซิลิกอนและสังกะสี. ผลกระทบมีดังนี้:
(1) ไทเทเนียม: การเพิ่มไททาเนียมลงในโลหะผสมสามารถขัดเกลาเกรนแบบหล่อและลดแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกระหว่างการหล่อได้.
(2) เซอร์โคเนียม: เซอร์โคเนียมและไททาเนียมจำนวนเล็กน้อยมีผลคล้ายกัน, ขัดเกลาเมล็ดพืชที่หล่อ, ลดแนวโน้มการหล่อและรอยร้าว, และปรับปรุงความเป็นพลาสติกของแท่งและรอยต่อ. การเติมเซอร์โคเนียมไม่ส่งผลต่อความแข็งแรงของผลิตภัณฑ์โลหะผสมที่ขึ้นรูปเย็นที่มีแมงกานีส, และเพิ่มความแข็งแรงของโลหะผสมที่ปราศจากแมงกานีสเล็กน้อย.
(3) ซิลิคอน: โลหะผสม Al-Cu-Mg ที่มี ω (มก) น้อยกว่า 1.0% และ ω (และ) มากกว่า 0.5%, ซึ่งสามารถปรับปรุงความเร็วและความแข็งแรงของการแก่ก่อนวัยประดิษฐ์ได้โดยไม่กระทบต่อความสามารถในการชราตามธรรมชาติ. เนื่องจากซิลิกอนและแมกนีเซียมก่อตัวเป็นMg 2 ถ้าเฟส, เป็นประโยชน์ในการปรับปรุงผลการชราภาพเทียม. อย่างไรก็ตาม, เมื่อ ω(มก) เพิ่มขึ้นเป็น 1.5%, หลังการชะลอความแก่ตามธรรมชาติหรือการรักษาอายุขัยเทียม, ความแข็งแรงและความต้านทานความร้อนของโลหะผสมจะลดลงเมื่อเพิ่มขึ้น ω(และ). ดังนั้น, ω(และ) ควรลดให้มากที่สุด. นอกจากนี้, เพิ่มขึ้น ω (และ) จะเพิ่มแนวโน้มของ2Al2, 2A06 และโลหะผสมอื่น ๆ เพื่อสร้างรอยแตกและลดความเป็นพลาสติกระหว่างการโลดโผน. ดังนั้น, ω (และ) ในโลหะผสมโดยทั่วไปจะจำกัดอยู่ที่ 0.5% หรือน้อยกว่า. สำหรับโลหะผสมที่ต้องการความเป็นพลาสติกสูง, ω (และ) ควรจะต่ำกว่า.
(4) เหล็ก: แบบเหล็กและอะลูมิเนียม FeAl 3 สารประกอบ. เหล็กจะละลายเป็นสารประกอบที่เกิดจากทองแดง, แมงกานีส, ซิลิกอนและองค์ประกอบอื่นๆ. สารประกอบหยาบเหล่านี้ที่ไม่ละลายในสารละลายที่เป็นของแข็งจะลดความเป็นพลาสติกของโลหะผสมและทำให้โลหะผสมเสียรูป. แตกง่าย, และผลการเสริมความแข็งแกร่งจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด. ธาตุเหล็กเล็กน้อย (น้อยกว่า 0.25%) มีผลเพียงเล็กน้อยต่อคุณสมบัติทางกลของโลหะผสม, ซึ่งสามารถปรับปรุงแนวโน้มการเกิดรอยแตกระหว่างการหล่อและการเชื่อม, แต่ลดความเร็วของริ้วรอยตามธรรมชาติ. เพื่อให้ได้วัสดุที่มีความเป็นพลาสติกสูง, ปริมาณธาตุเหล็กและซิลิกอนในโลหะผสมควรต่ำที่สุดเท่าที่จะทำได้.
(5) สังกะสี: สังกะสีจำนวนเล็กน้อย (ω(สังกะสี)=0.1%~0.5%) มีผลเพียงเล็กน้อยต่อคุณสมบัติทางกลของโลหะผสม Al-Cu-Mg ที่อุณหภูมิห้อง, แต่จะลดความต้านทานความร้อนของโลหะผสม. ω (สังกะสี) ในโลหะผสมควร จำกัด ให้น้อยกว่า 0.3%.
โลหะผสม Al-Cu-Mg-Fe-Ni
หมายเลขผสมหลักของโลหะผสมซีรีส์ Al-Cu-Mg-Fe-Ni คือ 2A70, 2A80, 2A90, ฯลฯ. แต่ละองค์ประกอบโลหะผสมมีฟังก์ชั่นดังต่อไปนี้:
(1) ทองแดงและแมกนีเซียม: อิทธิพลของปริมาณทองแดงและแมกนีเซียมที่มีต่อความแข็งแรงของอุณหภูมิห้องและความต้านทานความร้อนของโลหะผสมข้างต้นนั้นคล้ายคลึงกับของโลหะผสม Al-Cu-Mg. เนื่องจากเนื้อหาของทองแดงและแมกนีเซียมในโลหะผสมชุดนี้ต่ำกว่าของโลหะผสม Al-Cu-Mg, โลหะผสมอยู่ใน α+S (อัล 2 CuMg) ภูมิภาคสองเฟส, ดังนั้นโลหะผสมจึงมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิห้องสูงขึ้นและทนความร้อนได้ดี; นอกจากนี้, เมื่อปริมาณทองแดงต่ำ, สารละลายของแข็งที่มีความเข้มข้นต่ำมีแนวโน้มย่อยสลายได้ต่ำ, ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการทนความร้อนของโลหะผสม.
(2) นิกเกิล: นิกเกิลและทองแดงในโลหะผสมสามารถสร้างสารประกอบไตรภาคที่ไม่ละลายน้ำได้. เมื่อปริมาณนิกเกิลต่ำ (บาง), เมื่อปริมาณนิกเกิลสูง, อัล 3 (CuNi) 2 ก่อตัวขึ้น. ดังนั้น, การปรากฏตัวของนิกเกิลสามารถลดทองแดงในสารละลายที่เป็นของแข็ง. ผลการวัดค่าคงที่ขัดแตะของสถานะดับยังพิสูจน์การพร่องของอะตอมของตัวถูกละลายทองแดงในสารละลายที่เป็นของแข็งของโลหะผสม. เมื่อปริมาณธาตุเหล็กต่ำมาก, การเพิ่มปริมาณนิกเกิลสามารถลดความแข็งของโลหะผสมและลดผลการเสริมความแข็งแกร่งของโลหะผสม.
(3) เหล็ก: เหมือนนิกเกิล, เหล็กยังช่วยลดความเข้มข้นของทองแดงในสารละลายที่เป็นของแข็งได้อีกด้วย. เมื่อปริมาณนิกเกิลต่ำมาก, ความแข็งของโลหะผสมจะลดลงเมื่อปริมาณธาตุเหล็กเพิ่มขึ้น, แต่เมื่อปริมาณธาตุเหล็กถึงค่าหนึ่ง, มันเริ่มเพิ่มขึ้น.
เมื่อเติมธาตุเหล็กและนิกเกิลลงใน AlCu 2.2 มก 1.65 โลหะผสมในเวลาเดียวกัน, ลักษณะของความแข็งจะเปลี่ยนไปตามการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติ, ชะลอความแก่, การชุบแข็งและการหลอมจะคล้ายกัน, และมีค่าปรากฏในส่วนที่มีนิกเกิลและเหล็กคล้ายกัน. ที่นี่, ค่าคงที่ขัดแตะในสถานะดับดูเหมือนจะน้อยที่สุด.
เมื่อปริมาณธาตุเหล็กในโลหะผสมมากกว่าปริมาณนิกเกิล, อัล 7 กับ 2 เฟสเฟจะปรากฏขึ้น. เมื่อปริมาณนิกเกิลในโลหะผสมมากกว่าปริมาณเหล็ก, เฟส AlCuNi จะปรากฏขึ้น. การปรากฏตัวของเฟสไตรภาคที่ประกอบด้วยทองแดงช่วยลดความเข้มข้นของทองแดงในสารละลายที่เป็นของแข็ง. เฉพาะเมื่อมีธาตุเหล็กและนิกเกิลเท่ากัน, อัล .ทั้งหมด 9 เฟส FeNi ถูกสร้างขึ้น. ในกรณีนี้, เนื่องจากไม่มีธาตุเหล็กหรือนิกเกิลมากเกินไปจนทำให้เกิดเฟสที่ประกอบด้วยทองแดงที่ไม่ละลายน้ำ, ทองแดงในโลหะผสมไม่เพียงแต่สร้าง S(อัล 2 CuMg) เฟส, แต่ยังเพิ่มความเข้มข้นของทองแดงในสารละลายที่เป็นของแข็งอีกด้วย. เป็นประโยชน์ในการปรับปรุงความแข็งแรงของโลหะผสมและความต้านทานความร้อน.
เนื้อหาของเหล็กและนิกเกิลสามารถส่งผลต่อความต้านทานความร้อนของโลหะผสม. The Al 9 เฟส FeNi เป็นสารประกอบแข็งและเปราะที่มีความสามารถในการละลายต่ำมากใน Al. หลังจากการตีขึ้นรูปและการอบชุบด้วยความร้อน, เมื่อกระจัดกระจายอยู่ในโครงสร้าง, พวกเขาสามารถปรับปรุงความต้านทานความร้อนของโลหะผสมได้อย่างมาก. ตัวอย่างเช่น, ใน AlCu 2.2 มก 1.65 โลหะผสม, ω(นิ)=1.0%, เพิ่ม ω(เฟ)= 0.7% ~ 0.9% ค่าความแข็งแรงของความทนทานของโลหะผสม.
(4) ซิลิคอน: กำลังเพิ่ม ω(และ)=0.5%~1.2% ถึง 2A80 อัลลอยสามารถเพิ่มความแข็งแรงของอุณหภูมิห้องของโลหะผสม, แต่ลดความต้านทานความร้อนของโลหะผสม.
(5) ไทเทเนียม: กำลังเพิ่ม ω(คุณ)โลหะผสม =0.02%~0.1% ถึง 2A70 สามารถปรับแต่งเกรนแบบหล่อและปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการตีขึ้นรูป, ซึ่งมีประโยชน์ต่อการทนความร้อน, แต่มีผลเพียงเล็กน้อยต่อประสิทธิภาพการทำงานของอุณหภูมิห้อง.
โลหะผสม Al-Cu-Mn
หมายเลขผสมหลักของโลหะผสมซีรีส์ Al-Cu-Mn คือ 2A16, 2A17, ฯลฯ. องค์ประกอบการผสมหลักมีหน้าที่ดังต่อไปนี้:
(1) ทองแดง: ที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง, ความแข็งแรงของโลหะผสมจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณทองแดงที่เพิ่มขึ้น. เมื่อ ω (กับ) ถึง 5.0%, ความแข็งแรงของโลหะผสมใกล้เคียงกับค่า. นอกจากนี้, ทองแดงสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมของโลหะผสม.
(2) แมงกานีส: แมงกานีสเป็นองค์ประกอบหลักในการปรับปรุงโลหะผสมที่ทนความร้อน. สามารถเพิ่มพลังงานกระตุ้นของอะตอมในสารละลายที่เป็นของแข็ง, ลดค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของอะตอมของตัวถูกละลายและอัตราการสลายตัวของสารละลายที่เป็นของแข็ง. เมื่อสารละลายที่เป็นของแข็งสลายตัว, การก่อตัวและการเจริญเติบโตของระยะทีตกตะกอน (อัล 20 กับ 2 มิน 3) ยังช้ามาก, ดังนั้นโลหะผสมจึงมีสมรรถนะที่มั่นคงเมื่อถูกความร้อนเป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูง. เพิ่มแมงกานีสที่เหมาะสม (ω(มิน)=0.6%~0.8%) สามารถปรับปรุงความแข็งแรงของอุณหภูมิห้องและความทนทานของโลหะผสมในสถานะการเสื่อมสภาพตามธรรมชาติและดับ. อย่างไรก็ตาม, ถ้าปริมาณแมงกานีสสูงเกินไป, ระยะ T จะเพิ่มขึ้น, ซึ่งจะช่วยเพิ่มอินเทอร์เฟซ, เร่งผลการแพร่กระจาย, และลดความต้านทานความร้อนของโลหะผสม. นอกจากนี้, แมงกานีสยังช่วยลดแนวโน้มที่จะแตกระหว่างการเชื่อมโลหะผสม.
องค์ประกอบติดตามที่เพิ่มลงในโลหะผสม Al-Cu-Mn คือแมกนีเซียม, ไทเทเนียมและเซอร์โคเนียม, ในขณะที่องค์ประกอบหลักที่เจือปนคือเหล็ก, ซิลิคอน, สังกะสี, ฯลฯ. ผลกระทบมีดังนี้:
(1) แมกนีเซียม: เมื่อเนื้อหาของทองแดงและแมงกานีสในโลหะผสม 2Al6 ไม่เปลี่ยนแปลง, เพิ่ม ω(มก)=0.25%~0.45% เพื่อสร้างโลหะผสม 2A17. แมกนีเซียมสามารถเพิ่มความแข็งแรงของอุณหภูมิห้องของโลหะผสม และปรับปรุงความต้านทานความร้อนต่ำกว่า 150~225℃. อย่างไรก็ตาม, เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอีกครั้ง, ความแข็งแรงของโลหะผสมลดลงอย่างมาก. อย่างไรก็ตาม, การเติมแมกนีเซียมอาจทำให้ประสิทธิภาพการเชื่อมของโลหะผสมลดลง, ดังนั้นในโลหะผสม 2A16 ที่ทนความร้อนได้, สิ่งเจือปน ω (มก) ≤ 0.05%.
(2) ไทเทเนียม: ไททาเนียมสามารถขัดเกลาเกรนแบบหล่อได้, เพิ่มอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะผสม, ลดแนวโน้มการสลายตัวของสารละลายของแข็งอิ่มตัวยิ่งยวด, และทำให้โครงสร้างของโลหะผสมมีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง. อย่างไรก็ตาม, เมื่อ ω(คุณ)>0.3%, การก่อตัวของผลึก TiAl . คล้ายเข็มหยาบ 3 สารประกอบจะลดความต้านทานความร้อนของโลหะผสม. ω(คุณ) ของโลหะผสมที่ระบุเป็น 0.1% ~ 0.2%.
(3) เซอร์โคเนียม: เมื่อ ω(Zr)=0.1%~0.25% ถูกเพิ่มไปยัง 2219 โลหะผสม, เมล็ดธัญพืชสามารถกลั่นได้, และอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะผสมและความเสถียรของสารละลายที่เป็นของแข็งสามารถปรับปรุงได้, ดังนั้นจึงปรับปรุงความต้านทานความร้อนของโลหะผสมและปรับปรุงความสามารถในการเชื่อมของโลหะผสมและความเหนียวของการเชื่อม. อย่างไรก็ตาม, เมื่อ ω(Zr) สูง, สารประกอบที่เปราะมากขึ้น ZrAl 3 สามารถผลิตได้.
(4) เหล็ก: เมื่อ ω(เฟ)>0.45% ในโลหะผสมเหล็ก, เฟสที่ไม่ละลายน้ำ Al7Cu2Fe เกิดขึ้น, ซึ่งสามารถลดคุณสมบัติทางกลของโลหะผสมในสถานะการเสื่อมสภาพและความทนทานที่ 300 ℃. ลิมิตเลย oh(เฟ)<0.3%.
(5) ซิลิคอน: ซิลิกอนจำนวนเล็กน้อย (ω(และ)≤0.4%) ไม่มีผลชัดเจนต่อคุณสมบัติทางกลของอุณหภูมิห้อง, แต่จะลดความทนทานลงที่ 300℃; เมื่อ ω(และ)>0.4%, ยังลดคุณสมบัติทางกลของอุณหภูมิห้องอีกด้วย. ดังนั้น, จำกัด ω(และ)<0.3%.
(6) สังกะสี: สังกะสีจำนวนเล็กน้อย (ω(สังกะสี)=0.3%) ไม่มีผลต่อประสิทธิภาพอุณหภูมิห้องของโลหะผสม, แต่สามารถเร่งอัตราการแพร่กระจายของทองแดงในอลูมิเนียมและลดความแข็งแรงถาวรของโลหะผสมที่ 300 ℃, จึงจำกัดไว้ที่ ω(สังกะสี)< 0.1%.