تاثیر عناصر ناخالصی در آلیاژ آلومینیوم

وانادیم ترکیب نسوز VAl11 را در آلیاژ آلومینیوم تشکیل می دهد که در تصفیه دانه ها در فرآیند ذوب و ریخته گری نقش دارد، اما اثر آن کمتر از تیتانیوم و زیرکونیوم است. وانادیم همچنین اثر پالایش ساختار تبلور مجدد و افزایش دمای تبلور مجدد را دارد.

حلالیت جامد کلسیم در آلیاژ آلومینیوم بسیار کم است و ترکیب CaAl4 را با آلومینیوم تشکیل می دهد. کلسیم نیز یک عنصر فوق پلاستیک آلیاژ آلومینیوم است. آلیاژ آلومینیوم با حدود 5 درصد کلسیم و 5 درصد منگنز دارای فوق پلاستیک است. کلسیم و سیلیکون CaSi را تشکیل می دهند که در آلومینیوم نامحلول است. از آنجایی که مقدار محلول جامد سیلیکون کاهش می یابد، هدایت آلومینیوم خالص صنعتی را می توان اندکی بهبود بخشید. کلسیم می تواند عملکرد برش آلیاژ آلومینیوم را بهبود بخشد. CaSi2 نمی تواند عملیات حرارتی آلیاژ آلومینیوم را تقویت کند. ردیابی کلسیم برای حذف هیدروژن در آلومینیوم مذاب مفید است.

عناصر سرب، قلع و بیسموت فلزاتی با ذوب کم هستند. آنها حلالیت جامد کمی در آلومینیوم دارند که اندکی استحکام آلیاژ را کاهش می دهد، اما می تواند عملکرد برش را بهبود بخشد. بیسموت در طول انجماد منبسط می شود که برای تغذیه مفید است. افزودن بیسموت به آلیاژهای پر منیزیم می تواند از شکنندگی سدیم جلوگیری کند.

آنتیموان عمدتاً به عنوان یک اصلاح کننده در آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری استفاده می شود و به ندرت در آلیاژهای آلومینیوم فرفورژه استفاده می شود. فقط بیسموت را در آلیاژهای آلومینیوم فرفورژه Al-Mg جایگزین کنید تا از شکنندگی سدیم جلوگیری کنید. هنگامی که عنصر آنتیموان به برخی از آلیاژهای Al-Zn-Mg-Cu اضافه می شود، عملکرد پرس گرم و پرس سرد می تواند بهبود یابد.

بریلیم می تواند ساختار فیلم اکسید را در آلیاژ آلومینیوم فرفورژه بهبود بخشد و از دست دادن سوختن و آخال ها در طول ریخته گری را کاهش دهد. بریلیم یک عنصر سمی است که می تواند باعث مسمومیت آلرژیک شود. بنابراین آلیاژهای آلومینیومی که با مواد غذایی و نوشیدنی ها در تماس هستند نمی توانند حاوی بریلیم باشند. محتوای بریلیوم در مواد جوش معمولاً زیر 8 میکروگرم در میلی لیتر کنترل می شود. آلیاژ آلومینیوم مورد استفاده به عنوان پایه جوش نیز باید محتوای بریلیم را کنترل کند.

سدیم تقریباً در آلومینیوم نامحلول است، حداکثر حلالیت جامد کمتر از 0.0025٪ و نقطه ذوب سدیم پایین (97.8 درجه سانتیگراد) است. هنگامی که سدیم در آلیاژ وجود دارد، در طول انجماد روی سطح دندریت ها یا مرز دانه ها جذب می شود. در طول پردازش حرارتی، سدیم روی مرز دانه یک لایه جذب مایع را تشکیل می‌دهد و هنگامی که ترک‌خوردگی شکننده رخ می‌دهد، ترکیب NaAlSi تشکیل می‌شود، سدیم آزاد وجود ندارد، و «شکنندگی سدیم» رخ نمی‌دهد. هنگامی که محتوای منیزیم از 2٪ بیشتر شود، منیزیم سیلیکون را می گیرد و سدیم آزاد را رسوب می دهد و منجر به "تردی سدیم" می شود. بنابراین، آلیاژهای آلومینیوم با منیزیم بالا مجاز به استفاده از فلاکس نمک سدیم نیستند. روش جلوگیری از شکنندگی سدیم روش کلرزنی است که سدیم را به شکل NaCl در می آورد و آن را در سرباره تخلیه می کند و بیسموت را به آن اضافه می کند تا Na2Bi و وارد ماتریکس فلزی شود. افزودن آنتیموان برای تشکیل Na3Sb یا افزودن خاک کمیاب نیز می تواند همین نقش را ایفا کند.

ویرایش شده توسط می جیانگ از MAT آلومینیوم