2000 loạt nhôm sự phân loại
Hợp kim Al-Cu-Mg
Số tổng hợp chính của hợp kim dãy AI-Cu-Mg là 2A01, 2A02, 2A06, 2A10, 2A11, 2A12, Vân vân. Các nguyên tố phụ gia chính là đồng, magiê và mangan. Chúng có các tác dụng sau đây đối với hợp kim:
Khi ω(Mg) là 1% ~ 2%, ω(Với) tăng từ 1% đến 4%, độ bền kéo của hợp kim ở trạng thái được làm nguội được tăng từ 200MPa lên 380MPa; độ bền kéo của hợp kim ở trạng thái lão hóa tự nhiên được làm nguội tăng từ 300MPa Tăng lên 480MPa. Khi ω(Với) nằm trong khoảng 1% ~ 4% và ω(Mg) tăng từ 0.5% đến 2.0%, độ bền kéo của hợp kim tăng lên; khi ω(Mg) tiếp tục tăng, sức mạnh của hợp kim giảm.
ω(Với)= 4,0% và ω(Mg)= 2,0% giá trị độ bền kéo của hợp kim, ω(Với)= 3% ~ 4% và ω(Mg)= 0,5% ~ 1,3% hợp kim, tác dụng dập tắt lão hóa tự nhiên của nó. Các thí nghiệm chỉ ra rằng độ bền kéo của hợp kim ternary Al-Cu-Mg với ω(Với)= 4% ~ 6% và ω(Mg)= 1% ~ 2% có thể đạt 490 ~ ở trạng thái lão hóa tự nhiên được dập tắt. 510MPa.
Từ giá trị thử độ bền độ bền của hợp kim Al-Cu-Mg với ω(Mn)= 0,6% ở ứng suất 200 ℃ và 160MPa, có thể biết rằng nội dung của ω(Với)= 3,5% ~ 6% và ω(Mg)= 1,2% ~ 2,0 % Hợp kim, sức bền. Tại thời điểm này, hợp kim nằm trên mặt cắt ngang nhị phân giả của Al-S (Al, CuMg) hoặc gần khu vực này. Đối với các hợp kim cách xa mặt cắt giả nhị phân, đó là, khi ω(Mg)<1.2% và ω(Mg)>2.0%, sức mạnh vĩnh cửu giảm. nếu ồ(Mg) được tăng lên 3.0% Hoặc nhiều hơn, sức mạnh vĩnh viễn của hợp kim sẽ giảm nhanh chóng.
Các thử nghiệm ở 250°C và ứng suất 100MPa cũng thu được định luật tương tự. Tài liệu chỉ ra rằng các hợp kim có độ bền vĩnh cửu ở 300°C nằm trong vùng pha α+S ở bên phải của mặt cắt nhị phân Al-S với hàm lượng magiê cao hơn.
Hợp kim nhị phân Al-Cu với ω(Với)=3%~5% có khả năng chống ăn mòn rất thấp ở trạng thái lão hóa tự nhiên được làm nguội. Thêm 0.5% Mg có thể làm giảm thế của dung dịch rắn α, có thể cải thiện một phần khả năng chống ăn mòn của hợp kim. Khi ω(Mg)>1.0%, sự ăn mòn cục bộ của hợp kim tăng lên, và độ giãn dài giảm mạnh sau khi ăn mòn.
Đối với hợp kim với ω(Với)>4.0% và ω(Mg)>1.0%, magiê làm giảm khả năng hòa tan của đồng trong nhôm. Hợp kim có CuAl không tan 2 và pha S ở trạng thái dập tắt. Sự có mặt của các pha này làm tăng tốc độ ăn mòn . Hợp kim với ω(Với)= 3% ~ 5% và ω(Mg)=1%~4% nằm trong vùng cùng pha và có khả năng chống ăn mòn tương tự ở trạng thái lão hóa tự nhiên được làm nguội. Hợp kim trong vùng pha α-S có khả năng chống ăn mòn kém hơn so với α-CuAl 2 -khu vực S. Ăn mòn giữa các hạt là xu hướng ăn mòn chính của hợp kim Al-Cu-Mg.
Mangan được thêm vào hợp kim Al-Cu-Mg chủ yếu để loại bỏ tác hại của sắt và cải thiện khả năng chống ăn mòn. Mangan có thể làm tăng nhẹ cường độ nhiệt độ phòng của hợp kim, nhưng nó làm giảm độ dẻo. Mangan cũng có thể trì hoãn và làm suy yếu quá trình lão hóa nhân tạo của hợp kim Al-Cu-Mg và cải thiện độ bền nhiệt của hợp kim. Mangan cũng là một trong những yếu tố chính làm cho hợp kim Al-Cu-Mg có hiệu ứng đùn. ω(Mn) nói chung là ít hơn 1%. Nếu nội dung quá cao, nó có thể hình thành thô (FeMn)Al 6 hợp chất giòn và giảm độ dẻo của hợp kim.
Một lượng nhỏ các nguyên tố vi lượng được thêm vào hợp kim Al-Cu-Mg là titan và zirconi, và các tạp chất chủ yếu là sắt, silicon và kẽm. Các hiệu ứng như sau:
(1) Titan: Việc bổ sung titan vào hợp kim có thể tinh chế các hạt đúc và giảm xu hướng hình thành các vết nứt trong quá trình đúc.
(2) Zirconium: Một lượng nhỏ zirconium và titan có tác dụng tương tự, tinh chế các hạt như đúc, giảm xu hướng đúc và hàn vết nứt, và cải thiện độ dẻo của thỏi và mối hàn. Việc bổ sung zirconi không ảnh hưởng đến độ bền của các sản phẩm tạo hình nguội hợp kim chứa mangan, và cải thiện một chút độ bền của hợp kim không mangan.
(3) Silicon: Hợp kim Al-Cu-Mg với ω (Mg) ít hơn 1.0% và ω (Và) nhiều hơn 0.5%, có thể cải thiện tốc độ và sức mạnh của lão hóa nhân tạo mà không ảnh hưởng đến khả năng lão hóa tự nhiên. Vì silic và magie tạo thành Mg 2 Nếu pha, nó có lợi để cải thiện hiệu ứng lão hóa nhân tạo. Tuy vậy, khi ω(Mg) được tăng lên 1.5%, sau khi dập tắt lão hóa tự nhiên hoặc điều trị lão hóa nhân tạo, độ bền và khả năng chịu nhiệt của hợp kim sẽ giảm khi tăng ω(Và). Vì vậy, ω(Và) nên giảm càng nhiều càng tốt. Ngoài ra, sự gia tăng trong ω (Và) sẽ tăng xu hướng 2Al2, 2A06 và các hợp kim khác để hình thành các vết nứt và giảm độ dẻo trong quá trình tán đinh. Vì vậy, ω (Và) trong hợp kim thường được giới hạn ở 0.5% hoặc ít hơn. Đối với hợp kim yêu cầu độ dẻo cao, ω (Và) nên thấp hơn.
(4) Sắt: Sắt và nhôm tạo thành FeAl 3 Các hợp chất. Sắt sẽ hòa tan vào các hợp chất do đồng tạo thành, mangan, silicon và các nguyên tố khác. Những hợp chất thô này không tan trong dung dịch rắn sẽ làm giảm tính dẻo của hợp kim và làm cho hợp kim bị biến dạng. Nó rất dễ bẻ khóa, và hiệu quả tăng cường rõ ràng là giảm. Một lượng sắt nhỏ (ít hơn 0.25%) ít ảnh hưởng đến cơ tính của hợp kim, có thể cải thiện xu hướng hình thành vết nứt trong quá trình đúc và hàn, nhưng giảm tốc độ lão hóa tự nhiên. Để có được vật liệu có độ dẻo cao, hàm lượng sắt và silic trong hợp kim phải càng thấp càng tốt.
(5) Kẽm: Một lượng nhỏ kẽm (ω(Zn)= 0,1% ~ 0,5%) ít ảnh hưởng đến cơ tính của hợp kim Al-Cu-Mg ở nhiệt độ thường, nhưng lại làm giảm khả năng chịu nhiệt của hợp kim. ω (Zn) trong hợp kim nên được giới hạn ở mức nhỏ hơn 0.3%.
Hợp kim Al-Cu-Mg-Fe-Ni
Số tổ hợp chính của hợp kim dãy Al-Cu-Mg-Fe-Ni là 2A70, 2A80, 2A90, Vân vân. Mỗi nguyên tố hợp kim có các chức năng sau:
(1) Đồng và magiê: Ảnh hưởng của hàm lượng đồng và magiê đến độ bền nhiệt độ phòng và khả năng chịu nhiệt của hợp kim trên tương tự như hợp kim Al-Cu-Mg. Vì hàm lượng đồng và magiê trong loạt hợp kim này thấp hơn so với hợp kim Al-Cu-Mg, các hợp kim nằm trong α + S (Al 2 CuMg) vùng hai pha, vì vậy các hợp kim có độ bền nhiệt độ phòng cao hơn và khả năng chịu nhiệt tốt; thêm vao Đoa, Khi hàm lượng đồng thấp, dung dịch rắn nồng độ thấp có xu hướng phân hủy thấp, có lợi cho khả năng chịu nhiệt của hợp kim.
(2) Niken: Niken và đồng trong hợp kim có thể tạo thành hợp chất bậc ba không hòa tan. Khi hàm lượng niken thấp (Một số), khi hàm lượng niken cao, Al 3 (CuNi) 2 được hình thành. Vì vậy, sự hiện diện của niken có thể làm giảm đồng trong dung dịch rắn. Kết quả đo hằng số mạng của trạng thái dập tắt cũng chứng tỏ sự suy giảm nguyên tử chất tan đồng trong dung dịch rắn hợp kim. Khi hàm lượng sắt rất thấp, tăng hàm lượng niken có thể làm giảm độ cứng của hợp kim và giảm tác dụng tăng cường của hợp kim.
(3) Sắt: Như niken, sắt cũng có thể làm giảm nồng độ đồng trong dung dịch rắn. Khi hàm lượng niken rất thấp, ban đầu độ cứng của hợp kim giảm khi hàm lượng sắt tăng lên, nhưng khi hàm lượng sắt đạt đến một giá trị nhất định, nó bắt đầu tăng.
Khi sắt và niken được thêm vào AlCu 2.2 Mg 1.65 hợp kim đồng thời, các đặc tính của độ cứng thay đổi khi dập tắt quá trình lão hóa tự nhiên, dập tắt sự lão hóa nhân tạo, làm nguội và ủ tương tự nhau, và một giá trị xuất hiện trong các bộ phận có hàm lượng niken và sắt tương tự. Ở đây, hằng số mạng ở trạng thái dập tắt dường như là nhỏ nhất.
Khi hàm lượng sắt trong hợp kim lớn hơn hàm lượng niken, Al 7 Với 2 Pha Fe sẽ xuất hiện. Khi hàm lượng niken trong hợp kim lớn hơn hàm lượng sắt, giai đoạn AlCuNi sẽ xuất hiện. Sự xuất hiện của pha bậc ba chứa đồng làm giảm nồng độ của đồng trong dung dịch rắn. Chỉ khi hàm lượng sắt và niken bằng nhau, tất cả Al 9 Các pha FeNi được hình thành. Trong trường hợp này, vì không có sắt hoặc niken dư để tạo thành pha chứa đồng không hòa tan, đồng trong hợp kim không chỉ tạo thành S(Al 2 CuMg) giai đoạn, mà còn làm tăng nồng độ của đồng trong dung dịch rắn. Nó có lợi khi cải thiện độ bền của hợp kim và khả năng chịu nhiệt của nó.
Hàm lượng sắt và niken có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu nhiệt của hợp kim. các Al 9 Pha FeNi là một hợp chất cứng và giòn với độ hòa tan rất thấp trong Al. Sau khi rèn và xử lý nhiệt, khi chúng được phân tán trong cấu trúc, họ có thể cải thiện đáng kể khả năng chịu nhiệt của hợp kim. Ví dụ, trong AlCu 2.2 Mg 1.65 hợp kim, ω(Ni)= 1,0%, thêm ω(Fe)= 0,7% ~ 0,9% giá trị độ bền hợp kim.
(4) Silicon: Thêm ω(Và)= 0,5% ~ 1,2% đến hợp kim 2A80 có thể tăng cường độ nhiệt độ phòng của hợp kim, nhưng làm giảm khả năng chịu nhiệt của hợp kim.
(5) Titan: Thêm ω(Bạn)= 0,02% ~ 0,1% đến hợp kim 2A70 có thể tinh chế các hạt như đúc và cải thiện hiệu suất quá trình rèn, có lợi cho khả năng chống nóng, nhưng ít ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt độ phòng.
Hợp kim Al-Cu-Mn
Số kết hợp chính của hợp kim dòng Al-Cu-Mn là 2A16, 2A17, Vân vân. Các nguyên tố hợp kim chính có các chức năng sau:
(1) Đồng: Ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao, độ bền của hợp kim tăng khi hàm lượng đồng tăng. Khi ω (Với) đạt tới 5.0%, cường độ hợp kim gần với giá trị. Ngoài ra, đồng có thể cải thiện hiệu suất hàn của hợp kim.
(2) Mangan: Mangan là nguyên tố chính để cải thiện các hợp kim chịu nhiệt. Nó có thể làm tăng năng lượng hoạt hóa của các nguyên tử trong dung dịch rắn, giảm hệ số khuếch tán của các nguyên tử chất tan và tốc độ phân hủy của dung dịch rắn. Khi dung dịch rắn bị phân hủy, sự hình thành và phát triển của pha T kết tủa (Al 20 Với 2 Mn 3) cũng rất chậm, vì vậy hợp kim có hiệu suất ổn định khi nung nóng trong một thời gian dài ở nhiệt độ cao nhất định. Bổ sung mangan phù hợp (ω(Mn)= 0,6% ~ 0,8%) có thể cải thiện cường độ nhiệt độ phòng và độ bền của hợp kim ở trạng thái làm nguội và lão hóa tự nhiên. Tuy vậy, nếu hàm lượng mangan quá cao, giai đoạn T sẽ tăng lên, điều này sẽ làm tăng giao diện, tăng tốc hiệu ứng khuếch tán, và giảm khả năng chịu nhiệt của hợp kim. Ngoài ra, Mangan cũng có thể làm giảm xu hướng nứt trong quá trình hàn hợp kim.
Các nguyên tố vi lượng được thêm vào hợp kim Al-Cu-Mn là magiê, titan và zirconium, trong khi các nguyên tố tạp chất chính là sắt, silicon, kẽm, Vân vân. Các hiệu ứng như sau:
(1) Magiê: Khi hàm lượng của đồng và mangan trong hợp kim 2Al6 không đổi, thêm ω(Mg)=0,25%~0,45% để tạo thành hợp kim 2A17. Magiê có thể làm tăng cường độ nhiệt độ phòng của hợp kim và cải thiện cường độ chịu nhiệt dưới 150 ~ 225 ℃. Tuy vậy, khi nhiệt độ tăng trở lại, sức mạnh của hợp kim giảm đáng kể. Tuy vậy, việc bổ sung magiê có thể làm giảm hiệu suất hàn của hợp kim, vì vậy trong hợp kim 2A16 có thể hàn chịu nhiệt, tạp chất ω (Mg) ≤ 0.05%.
(2) Titan: Titan có thể tinh chế các hạt như đúc, tăng nhiệt độ kết tinh lại của hợp kim, giảm xu hướng phân hủy của dung dịch rắn quá bão hòa, và ổn định cấu trúc của hợp kim ở nhiệt độ cao. Tuy vậy, khi ω(Bạn)>0.3%, sự hình thành của tinh thể hình kim thô TiAl 3 hợp chất sẽ làm giảm khả năng chịu nhiệt của hợp kim. ω(Bạn) của hợp kim được quy định là 0,1% ~ 0,2%.
(3) Zirconium: khi ω(Zr)= 0,1% ~ 0,25% được thêm vào 2219 hợp kim, các loại ngũ cốc có thể được tinh chế, và nhiệt độ kết tinh lại của hợp kim và độ ổn định của dung dịch rắn có thể được cải thiện, do đó cải thiện khả năng chịu nhiệt của hợp kim và cải thiện khả năng hàn của hợp kim và độ dẻo của mối hàn. Tuy vậy, khi ω(Zr) cao, hợp chất giòn hơn ZrAl 3 có thể sản xuất.
(4) Sắt: Khi ω(Fe)>0.45% trong hợp kim sắt, giai đoạn không hòa tan Al7Cu2Fe được hình thành, có thể làm giảm các tính chất cơ học của hợp kim ở trạng thái lão hóa và độ bền ở 300 ℃. Nên hạn chế đi bạn ơi(Fe)<0.3%.
(5) Silicon: Một lượng nhỏ silicon (ω(Và)≤0,4%) không có ảnh hưởng rõ ràng đến các đặc tính cơ học ở nhiệt độ phòng, nhưng nó làm giảm sức bền chịu đựng ở 300 ℃; khi ω(Và)>0.4%, nó cũng làm giảm các tính chất cơ học ở nhiệt độ phòng. Vì vậy, giới hạn ω(Và)<0.3%.
(6) Kẽm: Một lượng nhỏ kẽm (ω(Zn)= 0,3%) không ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt độ phòng của hợp kim, nhưng nó có thể đẩy nhanh tốc độ khuếch tán của đồng trong nhôm và làm giảm độ bền vĩnh cửu của hợp kim ở 300 ℃, vì vậy nó bị giới hạn ở ω(Zn)< 0.1%.