एल्यूमीनियम मिश्र में विभिन्न तत्वों की भूमिका

ताँबा

जब एल्यूमीनियम-कॉपर मिश्र धातु का एल्यूमीनियम-समृद्ध हिस्सा 548 होता है, तो एल्यूमीनियम में तांबे की अधिकतम घुलनशीलता 5.65%होती है। जब तापमान 302 तक गिर जाता है, तो तांबे की घुलनशीलता 0.45%होती है। कॉपर एक महत्वपूर्ण मिश्र धातु तत्व है और इसका एक निश्चित ठोस समाधान मजबूत प्रभाव है। इसके अलावा, उम्र बढ़ने के द्वारा उपजी Cuul2 एक स्पष्ट उम्र बढ़ने को मजबूत करने वाला प्रभाव है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में तांबे की सामग्री आमतौर पर 2.5% और 5% के बीच होती है, और तांबे की सामग्री 4% और 6.8% के बीच होती है, तो इसे मजबूत करने का प्रभाव सबसे अच्छा होता है, इसलिए अधिकांश ड्यूरल्यूमिन मिश्र धातुओं की तांबे की सामग्री इस सीमा के भीतर होती है। एल्यूमीनियम-कॉपर मिश्र धातुओं में कम सिलिकॉन, मैग्नीशियम, मैंगनीज, क्रोमियम, जस्ता, लोहे और अन्य तत्व शामिल हो सकते हैं।

सिलिकॉन

जब अल-सी मिश्र धातु प्रणाली के एल्यूमीनियम-समृद्ध हिस्से में 577 का एक यूटेक्टिक तापमान होता है, तो ठोस समाधान में सिलिकॉन की अधिकतम घुलनशीलता 1.65%होती है। यद्यपि घुलनशीलता घटते तापमान के साथ कम हो जाती है, लेकिन इन मिश्र धातुओं को आमतौर पर गर्मी उपचार द्वारा मजबूत नहीं किया जा सकता है। एल्यूमीनियम-सिलिकॉन मिश्र धातु में उत्कृष्ट कास्टिंग गुण और संक्षारण प्रतिरोध है। यदि मैग्नीशियम और सिलिकॉन को एक ही समय में एल्यूमीनियम में जोड़ा जाता है, तो एल्यूमीनियम-मैग्नेसियम-सिलिकॉन मिश्र धातु का निर्माण किया जाता है, मजबूत चरण MGSI है। सिलिकॉन से मैग्नीशियम का द्रव्यमान अनुपात 1.73: 1 है। अल-एमजी-एसआई मिश्र धातु की संरचना को डिजाइन करते समय, मैग्नीशियम और सिलिकॉन की सामग्री को मैट्रिक्स पर इस अनुपात में कॉन्फ़िगर किया गया है। कुछ अल-एमजी-एसआई मिश्र धातुओं की ताकत में सुधार करने के लिए, तांबे की एक उचित मात्रा जोड़ी जाती है, और संक्षारण प्रतिरोध पर तांबे के प्रतिकूल प्रभावों को ऑफसेट करने के लिए क्रोमियम की एक उचित मात्रा जोड़ी जाती है।

अल-एमजी 2 एसआई मिश्र धातु प्रणाली के संतुलन चरण आरेख के एल्यूमीनियम-समृद्ध भाग में एल्यूमीनियम में एमजी 2 एसआई की अधिकतम घुलनशीलता 1.85%है, और तापमान कम होने के साथ मंदी छोटा है। विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में, एल्यूमीनियम के लिए अकेले सिलिकॉन के अलावा वेल्डिंग सामग्री तक सीमित है, और एल्यूमीनियम के लिए सिलिकॉन के अलावा एक निश्चित मजबूत प्रभाव भी है।

मैगनीशियम

यद्यपि घुलनशीलता वक्र से पता चलता है कि तापमान में कमी के साथ एल्यूमीनियम में मैग्नीशियम की घुलनशीलता बहुत कम हो जाती है, अधिकांश औद्योगिक विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में मैग्नीशियम सामग्री 6%से कम है। सिलिकॉन सामग्री भी कम है। इस प्रकार के मिश्र धातु को गर्मी के उपचार से मजबूत नहीं किया जा सकता है, लेकिन इसमें अच्छी वेल्डेबिलिटी, अच्छा संक्षारण प्रतिरोध और मध्यम ताकत है। मैग्नीशियम द्वारा एल्यूमीनियम को मजबूत करना स्पष्ट है। मैग्नीशियम में प्रत्येक 1% की वृद्धि के लिए, तन्यता ताकत लगभग 34mpa बढ़ जाती है। यदि 1% से कम मैंगनीज को जोड़ा जाता है, तो मजबूत प्रभाव पूरक हो सकता है। इसलिए, मैंगनीज को जोड़ने से मैग्नीशियम सामग्री कम हो सकती है और गर्म खुर की प्रवृत्ति को कम कर सकता है। इसके अलावा, मैंगनीज भी समान रूप से Mg5al8 यौगिकों को बढ़ा सकता है, जिससे संक्षारण प्रतिरोध और वेल्डिंग प्रदर्शन में सुधार हो सकता है।

मैंगनीज

जब अल-एमएन मिश्र धातु प्रणाली के फ्लैट संतुलन चरण आरेख का यूटेक्टिक तापमान 658 है, तो ठोस समाधान में मैंगनीज की अधिकतम घुलनशीलता 1.82%है। घुलनशीलता में वृद्धि के साथ मिश्र धातु की ताकत बढ़ जाती है। जब मैंगनीज सामग्री 0.8%होती है, तो बढ़ाव अधिकतम मूल्य तक पहुंच जाता है। अल-एमएन मिश्र धातु एक गैर-आयु सख्त मिश्र धातु है, अर्थात, इसे गर्मी उपचार द्वारा मजबूत नहीं किया जा सकता है। मैंगनीज एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की पुनर्संरचना प्रक्रिया को रोक सकता है, पुनरावृत्ति तापमान को बढ़ा सकता है, और पुनरावृत्ति वाले अनाज को काफी परिष्कृत कर सकता है। पुनर्नवीनीकरण अनाज का शोधन मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण है कि MNAL6 यौगिकों के छितरी हुई कण पुनरावर्ती अनाज के विकास में बाधा डालते हैं। Mnal6 का एक अन्य कार्य लोहे के हानिकारक प्रभावों को कम करने के लिए अशुद्धता लोहे को (Fe, Mn) AL6 बनाने के लिए भंग करना है। मैंगनीज एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में एक महत्वपूर्ण तत्व है। इसे अल-एमएन बाइनरी मिश्र धातु बनाने के लिए अकेले जोड़ा जा सकता है। अधिक बार, इसे अन्य मिश्र धातु तत्वों के साथ जोड़ा जाता है। इसलिए, अधिकांश एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में मैंगनीज होता है।

जस्ता

एल्यूमीनियम में जस्ता की घुलनशीलता अल-जेडएन मिश्र धातु प्रणाली के संतुलन चरण आरेख के एल्यूमीनियम-समृद्ध भाग में 275 पर 31.6% है, जबकि इसकी घुलनशीलता 125 पर 5.6% तक गिर जाती है। एल्यूमीनियम में अकेले जिंक को जोड़ने से बहुत सीमित सुधार हुआ है। विरूपण की स्थिति के तहत एल्यूमीनियम मिश्र धातु की ताकत। इसी समय, तनाव संक्षारण दरार के लिए एक प्रवृत्ति है, इस प्रकार इसके आवेदन को सीमित करना। एक ही समय में एल्यूमीनियम में जिंक और मैग्नीशियम को जोड़ने से चरण Mg/Zn2 मजबूत होता है, जिसका मिश्र धातु पर एक महत्वपूर्ण मजबूत प्रभाव पड़ता है। जब Mg/Zn2 सामग्री को 0.5% से बढ़ाकर 12% कर दिया जाता है, तो तन्य शक्ति और उपज की ताकत में काफी वृद्धि हो सकती है। सुपरहार्ड एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में जहां मैग्नीशियम सामग्री Mg/Zn2 चरण बनाने के लिए आवश्यक राशि से अधिक है, जब जस्ता से मैग्नीशियम के अनुपात को लगभग 2.7 पर नियंत्रित किया जाता है, तनाव संक्षारण क्रैकिंग प्रतिरोध सबसे बड़ा होता है। उदाहरण के लिए, AL-ZN-MG में तांबे के तत्व को जोड़ना एक AL-ZN-MG-CU श्रृंखला मिश्र धातु बनता है। आधार को मजबूत करने वाला प्रभाव सभी एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में सबसे बड़ा है। यह एयरोस्पेस, विमानन उद्योग और इलेक्ट्रिक पावर उद्योग में एक महत्वपूर्ण एल्यूमीनियम मिश्र धातु सामग्री भी है।

लोहे और सिलिकॉन

अल-कू-एमजी-नी-एफई सीरीज़ गढ़े एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में लोहे को मिश्र धातु तत्वों के रूप में जोड़ा जाता है, और सिलिकॉन को अल-एमजी-सी सीरीज गढ़े एल्यूमीनियम में मिश्र धातु तत्वों के रूप में जोड़ा जाता है और अल-सी श्रृंखला वेल्डिंग रॉड्स और एल्यूमीनियम-सिलिकॉन कास्टिंग मिश्र धातु। बेस एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में, सिलिकॉन और आयरन सामान्य अशुद्धता तत्व हैं, जो मिश्र धातु के गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं। वे मुख्य रूप से FECL3 और मुक्त सिलिकॉन के रूप में मौजूद हैं। जब सिलिकॉन लोहे से बड़ा होता है, तो β-fesial3 (या Fe2si2Al9) चरण बनता है, और जब लोहे सिलिकॉन से बड़ा होता है, α-fe2sial8 (या Fe3Si2Al12) बनता है। जब लोहे और सिलिकॉन का अनुपात अनुचित होता है, तो यह कास्टिंग में दरारें पैदा करेगा। जब कास्ट एल्यूमीनियम में लोहे की सामग्री बहुत अधिक होती है, तो कास्टिंग भंगुर हो जाएगी।

टाइटेनियम और बोरान

टाइटेनियम एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला एडिटिव तत्व है, जो अल-टीआई या अल-टीआई-बी मास्टर मिश्र धातु के रूप में जोड़ा जाता है। टाइटेनियम और एल्यूमीनियम TIAL2 चरण बनाते हैं, जो क्रिस्टलीकरण के दौरान एक गैर-सहज कोर बन जाता है और कास्टिंग संरचना और वेल्ड संरचना को परिष्कृत करने में एक भूमिका निभाता है। जब अल-टीआई मिश्र एक पैकेज प्रतिक्रिया से गुजरता है, तो टाइटेनियम की महत्वपूर्ण सामग्री लगभग 0.15%होती है। यदि बोरॉन मौजूद है, तो मंदी 0.01%के रूप में छोटा है।

क्रोमियम

क्रोमियम अल-एमजी-एसआई श्रृंखला, अल-एमजी-जेडएन श्रृंखला और अल-एमजी श्रृंखला मिश्र धातुओं में एक सामान्य एडिटिव तत्व है। 600 डिग्री सेल्सियस पर, एल्यूमीनियम में क्रोमियम की घुलनशीलता 0.8%है, और यह मूल रूप से कमरे के तापमान पर अघुलनशील है। क्रोमियम एल्यूमीनियम में (CRFE) AL7 और (CRMN) AL12 जैसे इंटरमेटालिक यौगिकों का निर्माण करता है, जो पुनरावर्तन की न्यूक्लिएशन और विकास प्रक्रिया में बाधा डालता है और मिश्र धातु पर एक निश्चित मजबूत प्रभाव पड़ता है। यह मिश्र धातु की क्रूरता में भी सुधार कर सकता है और तनाव को बढ़ाने के लिए संवेदनशीलता को कम कर सकता है।

हालांकि, साइट शमन संवेदनशीलता को बढ़ाती है, जिससे एनोडाइज्ड फिल्म पीली हो जाती है। एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में जोड़ा गया क्रोमियम की मात्रा आमतौर पर 0.35%से अधिक नहीं होती है, और मिश्र धातु में संक्रमण तत्वों की वृद्धि के साथ घट जाती है।

स्ट्रोंटियम

स्ट्रोंटियम एक सतह-सक्रिय तत्व है जो इंटरमेटैलिक यौगिक चरणों के व्यवहार को क्रिस्टलोग्राफिक रूप से बदल सकता है। इसलिए, स्ट्रोंटियम तत्व के साथ संशोधन उपचार मिश्र धातु की प्लास्टिक की वर्कबिलिटी और अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है। अपने लंबे प्रभावी संशोधन समय, अच्छे प्रभाव और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता के कारण, स्ट्रोंटियम ने हाल के वर्षों में अल-सी कास्टिंग मिश्र धातुओं में सोडियम के उपयोग को बदल दिया है। एक्सट्रूज़न के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु में 0.015%~ 0.03%स्ट्रोंटियम को जोड़ने से α-alfesi चरण में in-alfesi चरण को α-alfesi चरण में बदल दिया जाता है, 60%~ 70%द्वारा इनटोट होमोजेनाइजेशन समय को कम करता है, यांत्रिक गुणों और सामग्री की प्लास्टिक प्रक्रिया में सुधार करता है; उत्पादों की सतह खुरदरापन में सुधार।

उच्च-सिलिकॉन (10%~ 13%) विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के लिए, 0.02%~ 0.07%स्ट्रोंटियम तत्व जोड़ने से प्राथमिक क्रिस्टल को कम से कम कर दिया जा सकता है, और यांत्रिक गुणों में भी काफी सुधार हुआ है। तन्यता ताकत бb को 233mpa से 236MPA तक बढ़ाया जाता है, और उपज की ताकत б0.2 204mpa से बढ़कर 210mpa हो गई, और Elongation б5 9% से बढ़कर 12% हो गया। हाइपेर्यूटेक्टिक अल-सी मिश्र धातु में स्ट्रोंटियम को जोड़ने से प्राथमिक सिलिकॉन कणों के आकार को कम किया जा सकता है, प्लास्टिक प्रसंस्करण गुणों में सुधार हो सकता है, और चिकनी गर्म और ठंडे रोलिंग को सक्षम किया जा सकता है।

zirconium

Zirconium भी एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में एक सामान्य योजक है। आम तौर पर, एल्यूमीनियम मिश्र में जोड़ा गया राशि 0.1%~ 0.3%है। Zirconium और एल्यूमीनियम Zral3 यौगिकों का निर्माण करते हैं, जो पुनरावर्तन प्रक्रिया में बाधा डाल सकते हैं और पुनरावर्ती अनाज को परिष्कृत कर सकते हैं। ज़िरकोनियम कास्टिंग संरचना को भी परिष्कृत कर सकता है, लेकिन प्रभाव टाइटेनियम से छोटा है। जिरकोनियम की उपस्थिति से टाइटेनियम और बोरॉन के अनाज शोधन प्रभाव को कम कर देगा। अल-जेडएन-एमजी-सीयू मिश्र धातुओं में, चूंकि जिरकोनियम का क्रोमियम और मैंगनीज की तुलना में संवेदनशीलता को कम करने पर एक छोटा प्रभाव पड़ता है, इसलिए क्रोमियम और मैंगनीज के बजाय जिरकोनियम का उपयोग करना उचित है ताकि पुनरावर्ती संरचना को परिष्कृत किया जा सके।

दुर्लभ पृथ्वी तत्व

एल्यूमीनियम मिश्र धातु कास्टिंग के दौरान घटक सुपरकूलिंग को बढ़ाने, अनाज को परिष्कृत करने, माध्यमिक क्रिस्टल रिक्ति को कम करने, मिश्र धातु में गैसों और समावेशन को कम करने और समावेश चरण को गोलाकार करने के लिए दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में जोड़ा जाता है। यह पिघल की सतह के तनाव को भी कम कर सकता है, तरलता को बढ़ा सकता है, और सिल्लियों में कास्टिंग की सुविधा प्रदान कर सकता है, जिसका प्रक्रिया प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। लगभग 0.1%की मात्रा में विभिन्न दुर्लभ पृथ्वी को जोड़ना बेहतर है। मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी (मिश्रित LA-CE-PR-ND, आदि) के अलावा Al-0.65%Mg-0.61%Si मिश्र धातु में उम्र बढ़ने G? P ज़ोन के गठन के लिए महत्वपूर्ण तापमान को कम करता है। मैग्नीशियम युक्त एल्यूमीनियम मिश्र धातु दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के मेटामोर्फिज्म को उत्तेजित कर सकते हैं।

अपवित्रता

वैनेडियम एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में Val11 दुर्दम्य यौगिक बनाता है, जो पिघलने और कास्टिंग प्रक्रिया के दौरान अनाज को परिष्कृत करने में एक भूमिका निभाता है, लेकिन इसकी भूमिका टाइटेनियम और जिरकोनियम की तुलना में छोटी है। वैनेडियम में पुनर्संयोजित संरचना को परिष्कृत करने और पुनरावृत्ति तापमान को बढ़ाने का प्रभाव भी है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में कैल्शियम की ठोस घुलनशीलता बेहद कम है, और यह एल्यूमीनियम के साथ एक CAAL4 यौगिक बनाता है। कैल्शियम एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का एक सुपरप्लास्टिक तत्व है। लगभग 5% कैल्शियम और 5% मैंगनीज के साथ एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु में सुपरप्लास्टी है। कैल्शियम और सिलिकॉन फॉर्म CASI, जो एल्यूमीनियम में अघुलनशील है। चूंकि सिलिकॉन की ठोस समाधान मात्रा कम हो जाती है, औद्योगिक शुद्ध एल्यूमीनियम की विद्युत चालकता को थोड़ा सुधार किया जा सकता है। कैल्शियम एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं के काटने के प्रदर्शन में सुधार कर सकता है। CASI2 गर्मी उपचार के माध्यम से एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को मजबूत नहीं कर सकता है। कैल्शियम की ट्रेस मात्रा पिघले हुए एल्यूमीनियम से हाइड्रोजन को हटाने में सहायक होती है।

सीसा, टिन और बिस्मथ तत्व कम पिघलने बिंदु धातु हैं। एल्यूमीनियम में उनकी ठोस घुलनशीलता छोटी है, जो मिश्र धातु की ताकत को थोड़ा कम करती है, लेकिन काटने के प्रदर्शन में सुधार कर सकती है। बिस्मथ जमाव के दौरान फैलता है, जो खिलाने के लिए फायदेमंद है। उच्च मैग्नीशियम मिश्र धातुओं में बिस्मथ को जोड़ने से सोडियम आलिंगन को रोका जा सकता है।

एंटीमनी का उपयोग मुख्य रूप से कास्ट एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में एक संशोधक के रूप में किया जाता है, और शायद ही कभी विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में उपयोग किया जाता है। केवल सोडियम उत्सर्जक को रोकने के लिए अल-एमजी विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातु में बिस्मथ को बदलें। हॉट प्रेसिंग और कोल्ड प्रेसिंग प्रक्रियाओं के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए कुछ AL-ZN-MG-CU मिश्र धातुओं में एंटीमनी तत्व जोड़ा जाता है।

बेरिलियम विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में ऑक्साइड फिल्म की संरचना में सुधार कर सकता है और पिघलने और कास्टिंग के दौरान जलने के नुकसान और समावेशन को कम कर सकता है। बेरिलियम एक विषाक्त तत्व है जो मनुष्यों में एलर्जी विषाक्तता का कारण बन सकता है। इसलिए, बेरिलियम को एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में शामिल नहीं किया जा सकता है जो भोजन और पेय पदार्थों के संपर्क में आते हैं। वेल्डिंग सामग्री में बेरिलियम सामग्री आमतौर पर 8μg/mL से नीचे नियंत्रित होती है। वेल्डिंग सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किए जाने वाले एल्यूमीनियम मिश्र को भी बेरिलियम सामग्री को नियंत्रित करना चाहिए।

सोडियम एल्यूमीनियम में लगभग अघुलनशील है, और अधिकतम ठोस घुलनशीलता 0.0025%से कम है। सोडियम का पिघलने बिंदु कम होता है (97.8 ℃), जब सोडियम मिश्र धातु में मौजूद होता है, तो इसे डेंड्राइट की सतह या अनाज की सीमा पर सोखना होता है, ठोसकरण के दौरान, गर्म प्रसंस्करण के दौरान, अनाज की सीमा पर सोडियम एक तरल सोखना परत बन जाता है, भंगुर दरार के परिणामस्वरूप, नाल्सी यौगिकों का गठन, कोई मुक्त सोडियम मौजूद नहीं है, और "सोडियम भंगुर" का उत्पादन नहीं करता है।

जब मैग्नीशियम की सामग्री 2%से अधिक हो जाती है, तो मैग्नीशियम सिलिकॉन को दूर ले जाता है और मुक्त सोडियम को बढ़ाता है, जिसके परिणामस्वरूप "सोडियम ब्रिटलनेस" होता है। इसलिए, उच्च मैग्नीशियम एल्यूमीनियम मिश्र धातु को सोडियम नमक प्रवाह का उपयोग करने की अनुमति नहीं है। "सोडियम एम्ब्रिटमेंट" को रोकने के तरीकों में क्लोरीनीकरण शामिल है, जो सोडियम को NaCl बनाने का कारण बनता है और इसे स्लैग में डिस्चार्ज किया जाता है, बिस्मथ को NA2BI बनाने और धातु मैट्रिक्स में प्रवेश करने के लिए जोड़ता है; NA3SB बनाने या दुर्लभ पृथ्वी को जोड़ने के लिए एंटीमनी को जोड़ना भी समान प्रभाव पड़ सकता है।

मैट एल्यूमीनियम से मई जियांग द्वारा संपादित