Hợp kim Al-Zn-Mg
Kẽm và magiê trong hợp kim Al-Zn-Mg là các nguyên tố hợp kim chính, và phần khối lượng của chúng nói chung không nhiều hơn 7.5%. Khi hàm lượng kẽm và magiê tăng lên, độ bền kéo và hiệu quả xử lý nhiệt của hợp kim nói chung tăng lên. Xu hướng ăn mòn do ứng suất của hợp kim có liên quan đến tổng hàm lượng kẽm và magie. Đối với hợp kim magiê cao-kẽm thấp hoặc hợp kim magiê thấp kẽm cao, miễn là tổng phần khối lượng của kẽm và magie không lớn hơn 7%, hợp kim có khả năng chống ăn mòn ứng suất tốt. Xu hướng nứt mối hàn của hợp kim giảm khi tăng hàm lượng magiê.
Các nguyên tố bổ sung vi lượng trong hợp kim dòng Al-Zn-Mg là mangan, crom, đồng, zirconium và titan, và các tạp chất chính là sắt và silic. Các chức năng cụ thể như sau:
(1) Mangan và crom: Thêm mangan và crom có thể cải thiện khả năng chống ăn mòn do ứng suất của hợp kim. Khi ω(Mn)= 0,2% ~ 0,4%, hiệu quả là đáng kể. Hiệu quả của việc thêm crom lớn hơn so với việc thêm mangan. Nếu mangan và crom được thêm vào cùng một lúc, hiệu quả của việc giảm ứng suất ăn mòn xu hướng tốt hơn, và ω(Cr)= 0,1% ~ 0,2% là thích hợp.
(2) Zirconium: Zirconium có thể cải thiện đáng kể khả năng hàn của hợp kim Al-Zn-Mg. Khi nào 0.2% Zr được thêm vào hợp kim AlZn5Mg3Cu0.35Cr0.35, vết nứt hàn giảm đáng kể. Zirconium cũng có thể làm tăng nhiệt độ kết tinh lại cuối cùng của hợp kim. Trong hợp kim AlZn4.5Mgl.8Mn0.6, khi ω(Zr)>0.2%, nhiệt độ kết tinh lại cuối cùng của hợp kim là trên 500 ℃. Vì vậy, vật liệu còn lại sau khi làm nguội. biến dạng mô. Phép cộng ω(Zr)= 0,1% ~ 0,2% đối với hợp kim Al-Zn-Mg có chứa mangan cũng có thể cải thiện khả năng chống ăn mòn do ứng suất của hợp kim, nhưng tác dụng của zirconi thấp hơn crom.
(3) Titan: Việc bổ sung titan vào hợp kim có thể tinh chế các hạt tinh thể của hợp kim ở trạng thái như đúc và cải thiện tính hàn của hợp kim, nhưng tác dụng của nó thấp hơn so với zirconium. Nếu titan và zirconi được thêm vào cùng một lúc, hiệu quả sẽ tốt hơn. Trong hợp kim AlZn5Mg3Cr0.3Cu0.3 với ω(Bạn)= 0,12%, khi ω(Zr)>0.15%, hợp kim có khả năng hàn và kéo dài tốt hơn, mà có thể nhận được và thêm vào một cách riêng biệt ω(Zr)>0.2 Tác dụng tương tự như %. Titan cũng có thể làm tăng nhiệt độ kết tinh lại của hợp kim.
(4) Đồng: Thêm một lượng nhỏ đồng vào hợp kim dòng Al-Zn-Mg có thể cải thiện khả năng chống ăn mòn do ứng suất và độ bền kéo, nhưng khả năng hàn của hợp kim bị giảm.
(5) Sắt: Sắt có thể làm giảm khả năng chống ăn mòn và tính chất cơ học của hợp kim, đặc biệt đối với các hợp kim có hàm lượng mangan cao hơn. Vì vậy, hàm lượng sắt phải càng thấp càng tốt và nên hạn chế ω(Fe)<0.3%.
(6) Silicon: Silicon có thể làm giảm độ bền của hợp kim, giảm nhẹ hiệu suất uốn, và tăng xu hướng của các vết nứt hàn. Vì vậy, ω (Và) nên được giới hạn ở <0.3%.
Hợp kim Al-Zn-Mg-Cu
Hợp kim Al-Zn-Mg-Cu là hợp kim nhiệt luyện có thể được tăng cường. Các yếu tố tăng cường chính là kẽm và magiê. Đồng cũng có tác dụng tăng cường nhất định, nhưng chức năng chính của nó là cải thiện khả năng chống ăn mòn của vật liệu.
(1) Kẽm và magiê: Kẽm và magiê là những nguyên tố tăng cường chính. Khi chúng cùng tồn tại, các (MgZn 2) và T (Al 2 Mg 2 Zn 3) các giai đoạn được hình thành. Độ tan của pha η và pha T trong nhôm rất lớn, và thay đổi mạnh mẽ với sự tăng và giảm của nhiệt độ. Độ hòa tan của MgZn 2 ở nhiệt độ eutectic đạt đến 28%, được giảm xuống 4% ~ 5% ở nhiệt độ phòng, có tác dụng tăng cường lão hóa mạnh mẽ. , Sự gia tăng hàm lượng kẽm và magiê có thể làm tăng đáng kể độ bền và độ cứng, nhưng nó sẽ làm giảm độ dẻo, chống ăn mòn căng thẳng và độ bền đứt gãy.
(2) Đồng: Khi ω(Zn):ω(Mg)>2.2 và hàm lượng đồng lớn hơn hàm lượng magiê, đồng và các nguyên tố khác có thể tạo ra pha tăng cường S(CuMgAl 2) để tăng sức mạnh của hợp kim, nhưng ngược lại Trong trường hợp pha S, khả năng tồn tại là rất nhỏ. Đồng có thể làm giảm sự khác biệt tiềm tàng giữa ranh giới hạt và nội nhãn, và cũng có thể thay đổi cấu trúc của pha kết tủa và tinh chỉnh pha kết tủa ở ranh giới hạt, nhưng nó có ít ảnh hưởng đến chiều rộng của PFZ; nó có thể ức chế xu hướng nứt giữa các hạt, do đó cải thiện hiệu suất chống ăn mòn ứng suất của hợp kim. Tuy vậy, khi ω(VỚI)>3%, thay vào đó, khả năng chống ăn mòn của hợp kim xấu đi. Đồng có thể làm tăng mức độ siêu bão hòa của hợp kim, đẩy nhanh quá trình lão hóa nhân tạo của hợp kim ở 100 ~ 200 ℃, mở rộng phạm vi nhiệt độ ổn định của vùng GP, và cải thiện độ bền kéo, độ dẻo và độ bền mỏi. Ngoài ra, FSLin và những người khác ở Hoa Kỳ đã nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng đồng đối với sức bền mệt mỏi của 7000 loạt nhôm, và nhận thấy rằng hàm lượng đồng trong phạm vi không quá cao làm tăng khả năng chống mỏi và độ dẻo dai của biến dạng chu kỳ khi hàm lượng đồng tăng lên, và sự ăn mòn Môi trường làm giảm tốc độ phát triển vết nứt, nhưng việc bổ sung đồng có xu hướng tạo ra ăn mòn giữa các hạt và ăn mòn rỗ. Theo dữ liệu khác, ảnh hưởng của đồng đến độ dẻo dai đứt gãy liên quan đến giá trị của ω(Zn):ω(Mg). Khi tỷ lệ nhỏ, hàm lượng đồng càng cao, độ dẻo dai càng tệ; khi tỷ lệ lớn, độ dẻo dai vẫn cao hơn ngay cả khi hàm lượng đồng cao hơn. rất tốt.
Ngoài ra còn có một lượng nhỏ các nguyên tố vi lượng như mangan, crom, zirconium, vanadium, titan, và bo trong hợp kim. Sắt và silic là những tạp chất có hại trong hợp kim. Tương tác của chúng như sau:
(1) Mangan và crom: thêm một lượng nhỏ các nguyên tố nhóm chuyển tiếp mangan, crom, Vân vân. có ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc và tính chất của hợp kim. Các nguyên tố này có thể tạo ra các hạt phân tán trong quá trình đồng nhất hóa và ủ phôi để ngăn chặn sự di chuyển của các sai lệch và ranh giới hạt, do đó làm tăng nhiệt độ kết tinh lại và ngăn chặn hiệu quả sự phát triển của hạt; nó có thể tinh chế các hạt và đảm bảo rằng cấu trúc nóng Sau khi xử lý và xử lý nhiệt, trạng thái không kết tinh lại hoặc kết tinh lại một phần được duy trì, giúp cải thiện sức mạnh và có khả năng chống ăn mòn ứng suất tốt hơn. Trong việc cải thiện khả năng chống ăn mòn ứng suất, thêm crom có tác dụng tốt hơn là thêm mangan. Tuổi thọ nứt do ăn mòn ứng suất khi thêm ω(Cr)= 0,45% dài hơn hàng chục lần hàng trăm lần so với việc bổ sung cùng một lượng mangan.
(2) Zirconium: Có một xu hướng gần đây là thay thế crom và mangan bằng zirconi. Zirconi có thể làm tăng đáng kể nhiệt độ kết tinh lại của hợp kim. Cho dù đó là biến dạng nóng hoặc lạnh, cấu trúc không kết tinh có thể thu được sau khi xử lý nhiệt, do đó cải thiện hiệu suất chống ăn mòn ứng suất của hợp kim, tính hàn, độ bền gãy, chống ăn mòn căng thẳng, Vân vân., là chất phụ gia vi lượng rất có triển vọng trong hợp kim dòng Al-Zn-Mg-Cu.
(3) Titan và bo: Titan và bo có thể tinh chế các hạt tinh thể của hợp kim ở trạng thái đúc và tăng nhiệt độ kết tinh lại của hợp kim.
(4) Sắt và silicon: Sắt và silicon là những tạp chất có hại chắc chắn có trong 7 hợp kim nhôm loạt, mà chủ yếu đến từ nguyên liệu thô và các công cụ và thiết bị được sử dụng trong luyện kim và đúc. Các tạp chất này chủ yếu tồn tại ở dạng FeAl cứng và giòn 3 và silicon miễn phí. Các tạp chất này cũng hình thành (FeMn)Al 6, (FeMn)Và 2 Al 5, Al(FeMnCr) và các hợp chất thô khác với mangan và crom. FeAl 3 có vai trò tinh chế hạt, nhưng nó có tác động lớn hơn đến khả năng chống ăn mòn. Với sự gia tăng của hàm lượng pha không hòa tan, phần thể tích của pha không tan cũng tăng. Các pha không hòa tan này sẽ bị phá vỡ và kéo dài khi bị biến dạng, và một cấu trúc giống như ban nhạc sẽ xuất hiện. , Các hạt được sắp xếp thành một đường thẳng dọc theo hướng biến dạng và được cấu tạo bởi các hạt ngắn, dải không được kết nối. Do các hạt tạp chất phân bố bên trong hạt hoặc trên ranh giới hạt, trong quá trình biến dạng dẻo, các lỗ rỗng sẽ xuất hiện trên một phần của ranh giới ma trận hạt, dẫn đến các vết nứt nhỏ, nơi trở thành nơi sinh ra các vết nứt vĩ mô. Đồng thời, nó cũng sẽ thúc đẩy sự phát triển sớm của các vết nứt. Ngoài ra, nó có tác động lớn hơn đến tốc độ phát triển của vết nứt do mỏi. Nó có tác dụng giảm độ dẻo cục bộ trong quá trình hỏng hóc nhất định. Điều này có thể do sự gia tăng số lượng tạp chất làm rút ngắn khoảng cách giữa các hạt, do đó làm giảm dòng chảy của biến dạng dẻo xung quanh vết nứt. liên quan đến tình dục. Vì các pha chứa sắt và silic khó hòa tan ở nhiệt độ thường, chúng đóng vai trò của các vết khía và có khả năng trở thành nguồn nứt làm cho vật liệu bị đứt gãy, có ảnh hưởng rất tiêu cực đến sự kéo dài, đặc biệt là độ bền đứt gãy của hợp kim. Vì vậy, trong thiết kế và sản xuất hợp kim mới, hàm lượng sắt và silicon được kiểm soát chặt chẽ. Ngoài việc sử dụng các nguyên liệu kim loại có độ tinh khiết cao, một số biện pháp cũng đã được thực hiện trong quá trình nấu chảy và đúc để tránh sự trộn lẫn của hai nguyên tố vào hợp kim.