Al-Zn-Mg合金
Al-Zn-Mg 合金の亜鉛とマグネシウムは主な合金元素です, そしてそれらの質量分率は一般に以下です 7.5%. 亜鉛やマグネシウムの含有量が増えると、, 合金の引張強度と熱処理効果は一般的に増加します。. 合金の応力腐食傾向は、亜鉛とマグネシウムの含有量の合計に関係します。. 高マグネシウム低亜鉛または高亜鉛低マグネシウム合金の場合, 亜鉛とマグネシウムの質量分率の合計が以下である限り、 7%, 合金は良好な応力腐食耐性を持っています. 合金の溶接割れ傾向はマグネシウム含有量の増加とともに減少します.
Al-Zn-Mg系合金の微量添加元素はマンガンです, クロム, 銅, ジルコニウムとチタン, 主な不純物は鉄とシリコンです. 具体的な機能は以下の通りです:
(1) マンガンとクロム: マンガンとクロムを添加すると、合金の耐応力腐食性が向上します。. ωのとき(ん)=0.2%~0.4%, 効果は大きい. クロム添加の効果はマンガン添加よりも大きい. マンガンとクロムを同時に添加した場合, 応力腐食傾向を軽減する効果がより優れています, そしてω(Cr)=0.1%~0.2%が適当.
(2) ジルコニウム: ジルコニウムは、Al-Zn-Mg 合金の溶接性を大幅に向上させることができます. いつ 0.2% AlZn5Mg3Cu0.35Cr0.35合金にZrを添加, 溶接割れが大幅に減少. ジルコニウムは、合金の最終再結晶温度を上昇させることもできます。. AlZn4.5Mgl.8Mn0.6合金の場合, とき ω(ジル)>0.2%, 合金の最終再結晶温度は500℃以上です. したがって, 焼入れ後も材料が残る. 変形した組織. ωの追加(ジル)マンガンを含む Al-Zn-Mg 合金に =0.1%~0.2% を添加すると、合金の耐応力腐食性も向上します。, ただしジルコニウムの効果はクロムよりも低い.
(3) チタン: 合金にチタンを添加すると、鋳放し状態の合金の結晶粒が微細化し、合金の溶接性が向上します。, ただし、その効果はジルコニウムよりも劣ります。. チタンとジルコニウムを同時に添加した場合, 効果はより良くなります. AlZn5Mg3Cr0.3Cu0.3合金でω(の)=0.12%, とき ω(ジル)>0.15%, 合金は溶接性と伸びが優れています, 個別に取得して追加できます ω(ジル)>0.2 と同じ効果 %. チタンは合金の再結晶温度を上昇させることもできます。.
(4) 銅: Al-Zn-Mg系合金に少量の銅を添加すると、耐応力腐食性と引張強度が向上します。, ただし合金の溶接性は低下します.
(5) 鉄: 鉄は合金の耐食性と機械的特性を低下させる可能性があります, 特にマンガン含有量の高い合金の場合. したがって, 鉄含有量は可能な限り低く、ωを制限する必要があります。(鉄)<0.3%.
(6) シリコン: シリコンは合金の強度を低下させる可能性があります, 曲げ性能をわずかに低下させる, 溶接割れが発生しやすくなります. したがって, おお (そして) に限定する必要があります <0.3%.
Al-Zn-Mg-Cu合金
Al-Zn-Mg-Cu合金は、熱処理により強化可能な合金です。. 主な強化元素は亜鉛とマグネシウムです. 銅には一定の強化効果もあります, しかし、その主な機能は材料の耐食性を向上させることです。.
(1) 亜鉛とマグネシウム: 亜鉛とマグネシウムは主な強化元素です. それらが共存するとき, または (MgZn 2) そしてT (アル 2 マグネシウム 2 亜鉛 3) 相が形成される. η相とT相のアルミニウムへの溶解度は非常に大きい, 気温の上昇と下降により大きく変化します. MgZnの溶解度 2 共晶温度に達すると 28%, 室温では4%～5%に減少します, 強力な老化強化効果がある. , 亜鉛とマグネシウムの含有量を増やすと、強度と硬度が大幅に向上します。, しかし、それは可塑性を低下させます, 耐応力腐食性と破壊靱性.
(2) 銅: ωのとき(亜鉛):おお(マグネシウム)>2.2 銅の含有量がマグネシウムの含有量よりも多い, 銅および他の元素は強化相 S を生成する可能性があります(CuMgAl 2) 合金の強度を高めるために, 逆にSフェーズの場合, 存在する可能性は非常に小さい. 銅は粒界と粒内間の電位差を減らすことができます。, 析出相の構造を変化させ、粒界析出相を微細化することも可能, ただし、PFZ の幅にはほとんど影響しません。; 粒界亀裂の傾向を抑制することができます, それにより合金の耐応力腐食性能が向上します。. しかし, とき ω(CU)>3%, 合金の耐食性はむしろ低下します. 銅は合金の過飽和度を高める可能性があります, 100~200℃で合金の人工時効プロセスを加速します。, GPゾーンの安定温度範囲を拡大, 引張強度を向上させます, 可塑性と疲労強度. 加えて, 米国のFSLinらは、銅含有量が製品の疲労強度に及ぼす影響を研究しました。 7000 シリーズアルミニウム, 銅含有量が多すぎない範囲では、銅含有量の増加に伴い耐疲労性とサイクルひずみの破壊靱性が向上することがわかった。, 媒体は亀裂の成長速度を低下させます。, しかし、銅を添加すると粒界腐食や孔食が発生する傾向があります。. 他のデータによると, 破壊靱性に対する銅の影響は、ωの値に関係します。(亜鉛):おお(マグネシウム). 比率が小さい場合, 銅の含有量が多いほど, 靭性が悪ければ悪いほど; 比率が大きい場合, 銅含有量が高くても靭性はさらに高い. とても良い.
マンガンなどの微量元素も含まれています, クロム, ジルコニウム, バナジウム, チタン, 合金中のホウ素. 鉄とシリコンは合金中の有害な不純物です. 彼らのやりとりは次のとおりです:
(1) マンガンとクロム: 少量の遷移族元素マンガンを添加, クロム, 等. 合金の構造と特性に大きな影響を与えます. これらの元素は、インゴットの均質化およびアニーリング中に分散粒子を生成し、転位や粒界の移動を防止します。, これにより再結晶温度が上昇し、結晶粒の成長が効果的に防止されます。; 加工および熱処理後に結晶粒を微細化し、構造を確実に高温にすることができます。, 非再結晶化または部分的に再結晶化した状態が維持される, 強度が向上し、耐応力腐食性が向上します。. 耐応力腐食性の向上に, クロムの添加はマンガンの添加よりも優れた効果があります. ωを付加した場合の応力腐食割れ寿命(Cr)=0.45%は、同じ量のマンガンを添加するよりも数十倍長くなります。.
(2) ジルコニウム: 最近、クロムとマンガンをジルコニウムに置き換える傾向があります。. ジルコニウムは合金の再結晶温度を大幅に上昇させることができます. 熱間変形でも冷間変形でも, 熱処理後に未再結晶組織が得られる, ジルコニウムも合金の硬化性を高めることができます, 溶接性, 破壊靱性, 耐応力腐食性, 等, Al-Zn-Mg-Cu系合金における非常に有望な微量添加剤です。.
(3) チタンとボロン: チタンとホウ素は、鋳放し状態の合金の結晶粒を微細化し、合金の再結晶温度を上昇させることができます。.
(4) 鉄とシリコン: 鉄とシリコンは有害な不純物であり、必然的に存在します。 7 シリーズアルミニウム合金, 主に製錬や鋳造に使用される原材料や工具、設備に由来します。. これらの不純物は主に硬くて脆いFeAlの形で存在します。 3 そしてフリーシリコン. これらの不純物も形成されます (鉄マンガン)アル 6, (鉄マンガン)そして 2 アル 5, アル(FeMnCr) マンガンやクロムを含むその他の粗い化合物. 鉄 3 結晶粒を微細化する役割がある, しかし、それは耐食性により大きな影響を与えます. 不溶相含有量の増加に伴い, 不溶相の体積分率も増加します. これらの不溶性相は変形すると壊れて伸びます。, 帯状の構造が現れます. , 粒子は変形方向に沿って直線状に配列されており、短い粒子で構成されています。, 接続されていないストリップ. 不純物粒子が結晶粒内や結晶粒界に分布しているため, 塑性変形中, 細孔は粒子とマトリックスの境界の一部に発生します。, 微細な亀裂が発生する, マクロクラックの発生源となる. 同時に, また、亀裂の早期発生も促進します。. 加えて, 疲労亀裂の成長速度に大きな影響を与えます. 破壊時の局所的な可塑性を軽減する一定の効果があります。. これは、不純物の数が増えて粒子間の距離が縮まったためと考えられます。, これにより、亀裂周囲の塑性変形の流れが減少します。. 性的関連. 鉄とケイ素を含む相は室温では溶解しにくいため, それらはノッチの役割を果たし、材料を破壊する亀裂の発生源となる可能性があります。, これは伸びに非常に悪影響を及ぼします, 特に合金の破壊靱性. したがって, 新しい合金の設計と製造における, 鉄とシリコンの含有量は厳密に管理されています. 高純度の金属原料の使用に加え、, 合金への 2 つの元素の混合を避けるために、溶解および鋳造プロセス中にいくつかの対策も講じられています。.