โลหะผสม Al-Zn-Mg
สังกะสีและแมกนีเซียมในโลหะผสม Al-Zn-Mg เป็นองค์ประกอบการผสมหลัก, และเศษส่วนมวลโดยทั่วไปจะไม่เกิน 7.5%. เมื่อปริมาณสังกะสีและแมกนีเซียมเพิ่มขึ้น, ความต้านทานแรงดึงและผลการรักษาความร้อนของโลหะผสมโดยทั่วไปเพิ่มขึ้น. แนวโน้มการกัดกร่อนของความเค้นของโลหะผสมนั้นสัมพันธ์กับผลรวมของปริมาณสังกะสีและแมกนีเซียม. สำหรับโลหะผสมแมกนีเซียมต่ำที่มีแมกนีเซียมต่ำหรือสังกะสีสูงที่มีแมกนีเซียมต่ำ, ตราบใดที่ผลรวมของเศษส่วนมวลสังกะสีและแมกนีเซียมไม่เกิน 7%, โลหะผสมมีความต้านทานการกัดกร่อนของความเครียดที่ดี. แนวโน้มการแตกร้าวของรอยเชื่อมของโลหะผสมลดลงเมื่อปริมาณแมกนีเซียมเพิ่มขึ้น.
องค์ประกอบการเติมติดตามในโลหะผสมซีรีส์ Al-Zn-Mg คือแมงกานีส, โครเมียม, ทองแดง, เซอร์โคเนียมและไททาเนียม, และสิ่งสกปรกหลักคือเหล็กและซิลิกอน. ฟังก์ชันเฉพาะมีดังนี้:
(1) แมงกานีสและโครเมียม: การเพิ่มแมงกานีสและโครเมียมสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของความเค้นของโลหะผสมได้. เมื่อ ω(มิน)=0.2%~0.4%, ผลกระทบมีนัยสำคัญ. ผลของการเพิ่มโครเมียมมากกว่าการเพิ่มแมงกานีส. หากเติมแมงกานีสและโครเมียมพร้อมกัน, ผลของการลดแนวโน้มการกัดกร่อนของความเค้นจะดีกว่า, และ ω(Cr)=0.1%~0.2% เหมาะสม.
(2) เซอร์โคเนียม: เซอร์โคเนียมสามารถปรับปรุงความสามารถในการเชื่อมของโลหะผสม Al-Zn-Mg ได้อย่างมาก. เมื่อไร 0.2% Zr ถูกเพิ่มใน AlZn5Mg3Cu0.35Cr0.35 อัลลอยด์, รอยเชื่อมจะลดลงอย่างมาก. เซอร์โคเนียมยังสามารถเพิ่มอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะผสม. ใน AlZn4.5Mgl.8Mn0.6 อัลลอยด์, เมื่อ ω(Zr)>0.2%, อุณหภูมิการตกผลึกสุดท้ายของโลหะผสมสูงกว่า 500 ℃. ดังนั้น, วัสดุยังคงอยู่หลังจากการดับ. เนื้อเยื่อผิดรูป. การเพิ่มของω(Zr)=0.1%~0.2% สำหรับโลหะผสม Al-Zn-Mg ที่มีแมงกานีสยังสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของความเค้นของโลหะผสม, แต่ผลของเซอร์โคเนียมต่ำกว่าโครเมียม.
(3) ไทเทเนียม: การเพิ่มไททาเนียมลงในโลหะผสมสามารถขัดเกลาเม็ดคริสตัลของโลหะผสมในสถานะเป็นหล่อและปรับปรุงความสามารถในการเชื่อมของโลหะผสม, แต่ผลของมันต่ำกว่าเซอร์โคเนียม. หากเติมไททาเนียมและเซอร์โคเนียมพร้อมกัน, ผลจะดีกว่า. ในโลหะผสม AlZn5Mg3Cr0.3Cu0.3 พร้อม ω(คุณ)=0.12%, เมื่อ ω(Zr)>0.15%, โลหะผสมมีความสามารถในการเชื่อมและการยืดตัวที่ดีขึ้น, ซึ่งสามารถรับและเพิ่มแยกกันได้ ω(Zr)>0.2 มีผลเช่นเดียวกับ %. ไททาเนียมยังสามารถเพิ่มอุณหภูมิการตกผลึกของโลหะผสมได้อีกด้วย.
(4) ทองแดง: การเพิ่มทองแดงจำนวนเล็กน้อยลงในโลหะผสมในซีรีส์ Al-Zn-Mg สามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของความเค้นและความต้านทานแรงดึง, แต่ความสามารถในการเชื่อมของโลหะผสมจะลดลง.
(5) เหล็ก: เหล็กสามารถลดความต้านทานการกัดกร่อนและคุณสมบัติทางกลของโลหะผสมได้, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะผสมที่มีปริมาณแมงกานีสสูง. ดังนั้น, ปริมาณธาตุเหล็กควรต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และควรจำกัด ω(เฟ)<0.3%.
(6) ซิลิคอน: ซิลิคอนสามารถลดความแข็งแรงของโลหะผสมได้, ลดประสิทธิภาพการดัดงอเล็กน้อย, และเพิ่มแนวโน้มการเกิดรอยร้าวจากการเชื่อม. ดังนั้น, ω (และ) ควรจะจำกัดอยู่ที่ <0.3%.
โลหะผสม Al-Zn-Mg-Cu
โลหะผสม Al-Zn-Mg-Cu เป็นโลหะผสมที่อบความร้อนได้ซึ่งสามารถเสริมความแข็งแกร่งได้. องค์ประกอบเสริมความแข็งแกร่งหลักคือสังกะสีและแมกนีเซียม. ทองแดงยังมีผลเสริมความแข็งแกร่งบางอย่าง, แต่หน้าที่หลักคือการปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ.
(1) สังกะสีและแมกนีเซียม: สังกะสีและแมกนีเซียมเป็นองค์ประกอบเสริมความแข็งแกร่งหลัก. เมื่ออยู่ร่วมกัน, ที่ (MgZn 2) และ T (อัล 2 มก 2 สังกะสี 3) เฟสจะเกิดขึ้น. ความสามารถในการละลายของเฟส η และเฟส T ในอะลูมิเนียมมีขนาดใหญ่มาก, และเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและลดลง. ความสามารถในการละลายของ MgZn 2 ที่อุณหภูมิยูเทคติกถึง 28%, ซึ่งลดลงเหลือ 4%~5% ที่อุณหภูมิห้อง, ซึ่งมีผลการเสริมสร้างความชราอย่างแข็งแกร่ง. , การเพิ่มปริมาณสังกะสีและแมกนีเซียมสามารถเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งได้อย่างมาก, แต่จะลดความเป็นพลาสติกลง, ความต้านทานการกัดกร่อนของความเครียดและความเหนียวแตกหัก.
(2) ทองแดง: เมื่อ ω(สังกะสี):ω(มก)>2.2 และปริมาณทองแดงมากกว่าปริมาณแมกนีเซียม, ทองแดงและองค์ประกอบอื่น ๆ สามารถสร้างเฟสเสริมความแข็งแกร่ง S(CuMgAl 2) เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของโลหะผสม, แต่ตรงกันข้ามในกรณีของ S เฟส, ความเป็นไปได้ของการดำรงอยู่นั้นน้อยมาก. ทองแดงสามารถลดความต่างศักย์ระหว่างขอบเกรนและภายในแกรนูลได้, และยังสามารถเปลี่ยนโครงสร้างของเฟสตกตะกอนและปรับแต่งเฟสตกตะกอนขอบเกรน, แต่มีผลเพียงเล็กน้อยต่อความกว้างของ PFZ; สามารถยับยั้งแนวโน้มการแตกร้าวตามขอบเกรนได้, จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการต้านทานการกัดกร่อนของความเค้นของโลหะผสม. อย่างไรก็ตาม, เมื่อ ω(กับ)>3%, ความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะผสมเสื่อมลงแทน. ทองแดงสามารถเพิ่มระดับความอิ่มตัวยิ่งยวดของโลหะผสม, เร่งกระบวนการเสื่อมสภาพของโลหะผสมที่อุณหภูมิ 100 ~ 200 ℃, ขยายช่วงอุณหภูมิคงที่ของโซน GP, และเพิ่มกำลังรับแรงดึง, ความเป็นพลาสติกและความล้า. นอกจากนี้, FSLin และบริษัทอื่นๆ ในสหรัฐอเมริกาได้ศึกษาผลกระทบของปริมาณทองแดงที่มีต่อความล้าของ 7000 ชุดอลูมิเนียม, และพบว่าปริมาณทองแดงในช่วงที่ไม่สูงเกินไปจะเพิ่มความต้านทานความล้าและความเหนียวแตกหักของความเครียดรอบด้วยการเพิ่มขึ้นของปริมาณทองแดง, และการกัดกร่อน ตัวกลางช่วยลดอัตราการเติบโตของรอยแตก, แต่การเพิ่มทองแดงมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการกัดกร่อนตามขอบเกรนและการกัดกร่อนแบบรูพรุน. ตามข้อมูลอื่นๆ, ผลกระทบของทองแดงต่อความเหนียวแตกหักนั้นสัมพันธ์กับค่าของ ω(สังกะสี):ω(มก). เมื่ออัตราส่วนมีขนาดเล็ก, ปริมาณทองแดงที่สูงขึ้น, ยิ่งความเหนียวเหนอะหนะ; เมื่ออัตราส่วนมีขนาดใหญ่, ความเหนียวยังคงสูงขึ้นแม้ว่าปริมาณทองแดงจะสูงกว่า. ดีมาก.
นอกจากนี้ยังมีธาตุเล็กน้อยเช่นแมงกานีส, โครเมียม, เซอร์โคเนียม, วานาเดียม, ไทเทเนียม, และโบรอนในโลหะผสม. เหล็กและซิลิกอนเป็นสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายในโลหะผสม. ปฏิสัมพันธ์ของพวกเขามีดังนี้:
(1) แมงกานีสและโครเมียม: เพิ่มธาตุแมงกานีสกลุ่มทรานซิชันจำนวนเล็กน้อย, โครเมียม, ฯลฯ. มีผลอย่างมากต่อโครงสร้างและคุณสมบัติของโลหะผสม. องค์ประกอบเหล่านี้สามารถผลิตอนุภาคที่กระจัดกระจายในระหว่างการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและการหลอมของแท่งโลหะเพื่อป้องกันการย้ายถิ่นของความคลาดเคลื่อนและขอบเขตของเมล็ดพืช, จึงเพิ่มอุณหภูมิการตกผลึกใหม่และป้องกันการเจริญเติบโตของเมล็ดพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพ; สามารถขัดเกลาเมล็ดพืชและมั่นใจได้ว่าโครงสร้างจะร้อน หลังจากการแปรรูปและการอบชุบด้วยความร้อน, สถานะที่ไม่ตกผลึกหรือตกผลึกใหม่บางส่วนยังคงอยู่, ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและมีความต้านทานการกัดกร่อนของความเครียดที่ดีขึ้น. ในการปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของความเครียด, การเติมโครเมียมมีผลดีกว่าการเติมแมงกานีส. อายุการแตกร้าวของการกัดกร่อนของความเค้นของการเพิ่ม ω(Cr)=0.45% ยาวนานกว่าการเติมแมงกานีสในปริมาณเท่ากันหลายสิบเท่า.
(2) เซอร์โคเนียม: มีแนวโน้มล่าสุดในการแทนที่โครเมียมและแมงกานีสด้วยเซอร์โคเนียม. เซอร์โคเนียมสามารถเพิ่มอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะผสมได้อย่างมาก. ไม่ว่าจะร้อนหรือเย็นเสียรูป, โครงสร้างที่ไม่ตกผลึกสามารถรับได้หลังจากการอบชุบด้วยความร้อน, จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการต้านทานการกัดกร่อนของความเค้นของโลหะผสม, เชื่อมได้, ความเหนียวแตกหัก, ความต้านทานการกัดกร่อนของความเครียด, ฯลฯ, เป็นสารเติมแต่งที่มีแนวโน้มมากในอัลลอยด์ซีรีส์ Al-Zn-Mg-Cu.
(3) ไทเทเนียมและโบรอน: ไททาเนียมและโบรอนสามารถขัดเกลาเม็ดคริสตัลของโลหะผสมในสถานะเป็นหล่อ และเพิ่มอุณหภูมิการตกผลึกใหม่ของโลหะผสม.
(4) เหล็กและซิลิกอน: เหล็กและซิลิกอนเป็นสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ใน 7 ชุดอลูมิเนียมอัลลอยด์, ซึ่งส่วนใหญ่มาจากวัตถุดิบและเครื่องมือและอุปกรณ์ที่ใช้ในการถลุงและหล่อ. สิ่งเจือปนเหล่านี้ส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปของ FeAl . ที่แข็งและเปราะ 3 และฟรีซิลิโคน. สิ่งเจือปนเหล่านี้ยังก่อตัวขึ้น (FeMn)อัล 6, (FeMn)และ 2 อัล 5, อัล(FeMnCr) และสารประกอบหยาบอื่นๆ ที่มีแมงกานีสและโครเมียม. FeAl 3 มีบทบาทในการกลั่นเมล็ดพืช, แต่มีผลกระทบต่อความต้านทานการกัดกร่อนมากกว่า. ด้วยการเพิ่มขึ้นของเนื้อหาเฟสที่ไม่ละลายน้ำ, ส่วนปริมาตรของเฟสที่ไม่ละลายน้ำก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน. เฟสที่ไม่ละลายน้ำเหล่านี้จะแตกและยืดออกเมื่อเปลี่ยนรูป, และโครงสร้างคล้ายวงจะปรากฏขึ้น. , อนุภาคถูกจัดเรียงเป็นเส้นตรงตามทิศทางการเปลี่ยนรูปและประกอบด้วยสั้น, แถบไม่เชื่อมต่อ. เนื่องจากอนุภาคสิ่งเจือปนกระจายอยู่ภายในเมล็ดพืชหรือตามขอบเมล็ดพืช, ในระหว่างการเปลี่ยนรูปพลาสติก, รูขุมขนจะเกิดขึ้นในส่วนของขอบเกรน-เมทริกซ์, ทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็ก, ที่กลายเป็นจุดกำเนิดของรอยร้าวขนาดใหญ่. ในเวลาเดียวกัน, นอกจากนี้ยังจะส่งเสริมการพัฒนาของรอยแตกก่อนวัยอันควร. นอกจากนี้, มันมีผลกระทบต่ออัตราการเติบโตของรอยแตกเมื่อยล้ามากขึ้น. มันมีผลบางอย่างของการลดพลาสติกในท้องถิ่นระหว่างความล้มเหลว. อาจเป็นเพราะการเพิ่มจำนวนของสิ่งเจือปนที่ทำให้ระยะห่างระหว่างอนุภาคสั้นลง, จึงช่วยลดการไหลเสียรูปของพลาสติกรอบๆ รอยแตก. เกี่ยวกับเรื่องเพศ. เนื่องจากเฟสที่มีธาตุเหล็กและซิลิกอนจะละลายได้ยากที่อุณหภูมิห้อง, พวกเขามีบทบาทเป็นรอยหยักและมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นแหล่งรอยแตกเพื่อทำให้วัสดุแตกหัก, ซึ่งมีผลเสียต่อการยืดตัวมาก, โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเหนียวแตกหักของโลหะผสม. ดังนั้น, ในการออกแบบและผลิตโลหะผสมใหม่, เนื้อหาของเหล็กและซิลิกอนถูกควบคุมอย่างเข้มงวด. นอกจากการใช้วัตถุดิบโลหะที่มีความบริสุทธิ์สูงแล้ว, มีการใช้มาตรการบางอย่างในระหว่างกระบวนการหลอมและการหล่อเพื่อหลีกเลี่ยงการผสมของทั้งสององค์ประกอบเข้ากับโลหะผสม.