De rol van verschillende additieve elementen in aluminiumlegering

Silicium (Si)
Silicium (Si) is het belangrijkste ingrediënt voor het verbeteren van de vloeibaarheid. De beste vloeibaarheid kan worden bereikt van eutectisch tot hypereutectisch. Het silicium (Si) dat kristalliseert, heeft echter de neiging om harde punten te vormen, waardoor de snijprestaties verslechteren. Daarom is het over het algemeen niet toegestaan ​​om het eutectische punt te overschrijden. Bovendien kan silicium (Si) de treksterkte, hardheid, snijprestaties en sterkte bij hoge temperaturen verbeteren en tegelijkertijd de rek verminderen.
Magnesium (Mg) Aluminium-magnesiumlegeringen hebben de beste corrosiebestendigheid. Daarom zijn ADC5 en ADC6 corrosiebestendige legeringen. Het stollingsbereik is zeer breed, waardoor het bros is bij hoge temperaturen en de gietstukken gevoelig zijn voor scheuren, wat het gieten bemoeilijkt. Magnesium (Mg) als verontreiniging in AL-Cu-Si-materialen, Mg2Si, maakt het gietstuk bros, dus de norm ligt over het algemeen binnen 0,3%.

IJzer (Fe) Hoewel ijzer (Fe) de rekristallisatietemperatuur van zink (Zn) aanzienlijk kan verhogen en het rekristallisatieproces kan vertragen, komt ijzer (Fe) bij het smelten in spuitgieten uit ijzeren smeltkroezen, zwanenhalsbuizen en smeltgereedschappen en is het oplosbaar in zink (Zn). Het ijzer (Fe) dat door aluminium (Al) wordt meegevoerd, is extreem klein en wanneer het ijzer (Fe) de oplosbaarheidsgrens overschrijdt, kristalliseert het als FeAl3. De defecten die door Fe worden veroorzaakt, genereren meestal slak en drijfsel als FeAl3-verbindingen. Het gietstuk wordt bros en de bewerkbaarheid neemt af. De vloeibaarheid van ijzer beïnvloedt de gladheid van het gietoppervlak.
Onzuiverheden van ijzer (Fe) genereren naaldachtige kristallen van FeAl3. Omdat spuitgieten snel afkoelt, zijn de neergeslagen kristallen zeer fijn en kunnen ze niet als schadelijke componenten worden beschouwd. Als het gehalte lager is dan 0,7%, is het moeilijk te ontvormen; een ijzergehalte van 0,8-1,0% is daarom beter voor spuitgieten. Bij een grote hoeveelheid ijzer (Fe) ontstaan ​​metaalverbindingen, waardoor harde punten ontstaan. Bovendien zal een ijzergehalte van meer dan 1,2% de vloeibaarheid van de legering verminderen, de kwaliteit van het gietstuk aantasten en de levensduur van metalen componenten in de spuitgietapparatuur verkorten.

Nikkel (Ni) Net als koper (Cu) heeft nikkel de neiging de treksterkte en hardheid te verhogen en heeft het een aanzienlijke invloed op de corrosieweerstand. Soms wordt nikkel (Ni) toegevoegd om de sterkte en hittebestendigheid bij hoge temperaturen te verbeteren, maar dit heeft een negatieve invloed op de corrosieweerstand en thermische geleidbaarheid.

Mangaan (Mn) Het kan de hoge temperatuursterkte van legeringen die koper (Cu) en silicium (Si) bevatten verbeteren. Als het een bepaalde limiet overschrijdt, is het gemakkelijk om Al-Si-Fe-P+o {T*T f;X Mn quaternaire verbindingen te genereren, die gemakkelijk harde punten kunnen vormen en de thermische geleidbaarheid kunnen verminderen. Mangaan (Mn) kan het rekristallisatieproces van aluminiumlegeringen voorkomen, de rekristallisatietemperatuur verhogen en de rekristallisatiekorrel aanzienlijk verfijnen. De verfijning van rekristallisatiekorrels is voornamelijk te danken aan het belemmerende effect van MnAl6-verbindingsdeeltjes op de groei van rekristallisatiekorrels. Een andere functie van MnAl6 is het oplossen van onzuiver ijzer (Fe) om (Fe, Mn)Al6 te vormen en de schadelijke effecten van ijzer te verminderen. Mangaan (Mn) is een belangrijk element van aluminiumlegeringen en kan worden toegevoegd als een op zichzelf staande Al-Mn binaire legering of samen met andere legeringselementen. Daarom bevatten de meeste aluminiumlegeringen mangaan (Mn).

Zink (Zn)
Indien onzuiver zink (Zn) aanwezig is, zal het broosheid vertonen bij hoge temperaturen. Wanneer het echter gecombineerd wordt met kwik (Hg) om sterke HgZn2-legeringen te vormen, heeft het een aanzienlijk versterkend effect. JIS bepaalt dat het gehalte aan onzuiver zink (Zn) minder dan 1,0% moet zijn, terwijl buitenlandse normen tot 3% toestaan. Deze discussie heeft geen betrekking op zink (Zn) als legeringscomponent, maar eerder op de rol ervan als onzuiverheid die scheuren in gietstukken kan veroorzaken.

Chroom (Cr)
Chroom (Cr) vormt intermetallische verbindingen zoals (CrFe)Al7 en (CrMn)Al12 in aluminium, waardoor de nucleatie en groei van rekristallisatie wordt belemmerd en de legering wordt versterkt. Het kan ook de taaiheid van de legering verbeteren en de gevoeligheid voor spanningscorrosie verminderen. Het kan echter ook de gevoeligheid voor afschrikken verhogen.

Titaan (Ti)
Zelfs een kleine hoeveelheid titanium (Ti) in de legering kan de mechanische eigenschappen verbeteren, maar kan ook de elektrische geleidbaarheid verminderen. Het kritische titaniumgehalte (Ti) in Al-Ti-legeringen voor precipitatieharding is ongeveer 0,15% en de aanwezigheid ervan kan worden verlaagd door toevoeging van boor.

Lood (Pb), tin (Sn) en cadmium (Cd)
Calcium (Ca), lood (Pb), tin (Sn) en andere onzuiverheden kunnen in aluminiumlegeringen voorkomen. Omdat deze elementen verschillende smeltpunten en structuren hebben, vormen ze verschillende verbindingen met aluminium (Al), wat resulteert in verschillende effecten op de eigenschappen van aluminiumlegeringen. Calcium (Ca) heeft een zeer lage oplosbaarheid in vaste stof in aluminium en vormt CaAl4-verbindingen met aluminium (Al), wat de snijprestaties van aluminiumlegeringen kan verbeteren. Lood (Pb) en tin (Sn) zijn metalen met een laag smeltpunt en een lage oplosbaarheid in vaste stof in aluminium (Al), wat de sterkte van de legering kan verlagen, maar de snijprestaties kan verbeteren.

Het verhogen van het loodgehalte (Pb) kan de hardheid van zink (Zn) verminderen en de oplosbaarheid ervan vergroten. Als echter de hoeveelheid lood (Pb), tin (Sn) of cadmium (Cd) de voorgeschreven hoeveelheid in een aluminium-zinklegering overschrijdt, kan corrosie optreden. Deze corrosie is onregelmatig, treedt na een bepaalde tijd op en is vooral uitgesproken in een omgeving met hoge temperaturen en een hoge luchtvochtigheid.