تأثیر عناصر ناخالصی در آلیاژ آلومینیوم

وانادیوم ترکیب نسوز VAl11 را در آلیاژ آلومینیوم تشکیل می‌دهد که در ریز کردن دانه‌ها در فرآیند ذوب و ریخته‌گری نقش دارد، اما این اثر کمتر از تیتانیوم و زیرکونیوم است. وانادیوم همچنین اثر ریز کردن ساختار تبلور مجدد و افزایش دمای تبلور مجدد را دارد.

حلالیت جامد کلسیم در آلیاژ آلومینیوم بسیار کم است و با آلومینیوم ترکیب CaAl4 تشکیل می‌دهد. کلسیم همچنین یک عنصر سوپرپلاستیک آلیاژ آلومینیوم است. آلیاژ آلومینیوم با حدود 5٪ کلسیم و 5٪ منگنز دارای سوپرپلاستیک است. کلسیم و سیلیکون CaSi را تشکیل می‌دهند که در آلومینیوم نامحلول است. از آنجایی که مقدار محلول جامد سیلیکون کاهش می‌یابد، رسانایی آلومینیوم خالص صنعتی می‌تواند کمی بهبود یابد. کلسیم می‌تواند عملکرد برش آلیاژ آلومینیوم را بهبود بخشد. CaSi2 نمی‌تواند عملیات حرارتی آلیاژ آلومینیوم را تقویت کند. مقدار ناچیز کلسیم برای حذف هیدروژن در آلومینیوم مذاب مفید است.

عناصر سرب، قلع و بیسموت فلزاتی با نقطه ذوب پایین هستند. آنها حلالیت جامد کمی در آلومینیوم دارند که استحکام آلیاژ را کمی کاهش می‌دهد، اما می‌تواند عملکرد برش را بهبود بخشد. بیسموت در طول انجماد منبسط می‌شود که برای تغذیه مفید است. افزودن بیسموت به آلیاژهای منیزیم بالا می‌تواند از "شکنندگی سدیم" جلوگیری کند.

آنتیموان عمدتاً به عنوان اصلاح‌کننده در آلیاژهای آلومینیوم ریخته‌گری شده استفاده می‌شود و به ندرت در آلیاژهای آلومینیوم کارشده استفاده می‌شود. فقط بیسموت را در آلیاژهای آلومینیوم کارشده Al-Mg جایگزین کنید تا از تردی سدیم جلوگیری شود. هنگامی که عنصر آنتیموان به برخی از آلیاژهای Al-Zn-Mg-Cu اضافه می‌شود، عملکرد پرس گرم و پرس سرد می‌تواند بهبود یابد.

بریلیم می‌تواند ساختار لایه اکسید را در آلیاژ آلومینیوم کارشده بهبود بخشد و اتلاف ناشی از سوختن و آخال‌ها را در حین ریخته‌گری کاهش دهد. بریلیم یک عنصر سمی است که می‌تواند باعث مسمومیت آلرژیک شود. بنابراین، آلیاژهای آلومینیومی که با غذا و نوشیدنی‌ها در تماس هستند، نمی‌توانند حاوی بریلیم باشند. میزان بریلیم در مواد جوشکاری معمولاً زیر 8 میکروگرم در میلی‌لیتر کنترل می‌شود. آلیاژ آلومینیومی که به عنوان پایه جوشکاری استفاده می‌شود نیز باید میزان بریلیم را کنترل کند.

سدیم تقریباً در آلومینیوم نامحلول است، حداکثر حلالیت جامد کمتر از 0.0025٪ است و نقطه ذوب سدیم پایین است (97.8 درجه سانتیگراد). وقتی سدیم در آلیاژ وجود دارد، در طول انجماد روی سطح دندریت‌ها یا مرز دانه‌ها جذب می‌شود. در طول پردازش حرارتی، سدیم روی مرز دانه یک لایه جذب مایع تشکیل می‌دهد و هنگامی که ترک خوردگی ترد رخ می‌دهد، ترکیب NaAlSi تشکیل می‌شود، هیچ سدیم آزادی وجود ندارد و "شکنندگی سدیم" رخ نمی‌دهد. هنگامی که مقدار منیزیم از 2٪ بیشتر شود، منیزیم سیلیکون را جذب کرده و سدیم آزاد را رسوب می‌دهد و در نتیجه "تردی سدیم" ایجاد می‌شود. بنابراین، آلیاژهای آلومینیوم با منیزیم بالا مجاز به استفاده از فلاکس‌های نمک سدیم نیستند. روش جلوگیری از "تردی سدیم" روش کلرزنی است که سدیم را به شکل NaCl در می‌آورد و آن را به داخل سرباره تخلیه می‌کند و بیسموت را برای تشکیل Na2Bi و ورود به ماتریس فلزی اضافه می‌کند. افزودن آنتیموان برای تشکیل Na3Sb یا افزودن خاک کمیاب نیز می‌تواند همین نقش را داشته باشد.

ویرایش شده توسط می جیانگ از MAT Aluminum