تأثير عناصر الشوائب في سبائك الألومنيوم

يشكل الفاناديوم مركبًا حراريًا VAl11 في سبائك الألومنيوم، والذي يلعب دورًا في تكرير الحبوب في عملية الصهر والصب، لكن تأثيره أقل من تأثير التيتانيوم والزركونيوم. للفاناديوم أيضًا تأثير في تحسين بنية إعادة التبلور وزيادة درجة حرارة إعادة التبلور.

الذوبان الصلب للكالسيوم في سبائك الألومنيوم منخفض للغاية، ويشكل مركب CaAl4 مع الألومنيوم. الكالسيوم هو أيضًا عنصر فائق اللدونة في سبائك الألومنيوم. تتميز سبائك الألومنيوم التي تحتوي على حوالي 5% كالسيوم و5% منجنيز بمرونة فائقة. يشكل الكالسيوم والسيليكون CaSi، وهو غير قابل للذوبان في الألومنيوم. نظرًا لتقليل كمية محلول السيليكون الصلب، يمكن تحسين موصلية الألومنيوم النقي الصناعي قليلاً. يمكن للكالسيوم تحسين أداء القطع لسبائك الألومنيوم. لا يمكن لـ CaSi2 تقوية المعالجة الحرارية لسبائك الألومنيوم. تتبع الكالسيوم مفيد لإزالة الهيدروجين في الألومنيوم المنصهر.

عناصر الرصاص والقصدير والبزموت هي معادن منخفضة الذوبان. لديهم القليل من قابلية الذوبان الصلبة في الألومنيوم، مما يقلل قليلاً من قوة السبيكة، ولكن يمكن أن يحسن أداء القطع. يتمدد البزموت أثناء التصلب وهو مفيد للتغذية. إن إضافة البزموت إلى سبائك المغنيسيوم العالية يمكن أن يمنع "هشاشة الصوديوم".

يستخدم الأنتيمون بشكل رئيسي كمعدل في سبائك الألومنيوم المصبوب، ونادرا ما يستخدم في سبائك الألومنيوم المطاوع. يتم استبدال البزموت فقط في سبائك الألومنيوم المطاوع Al-Mg لمنع تقصف الصوديوم. عند إضافة عنصر الأنتيمون إلى بعض سبائك Al-Zn-Mg-Cu، يمكن تحسين أداء الضغط الساخن والضغط البارد.

يمكن للبريليوم تحسين هيكل طبقة الأكسيد في سبائك الألومنيوم المطاوع وتقليل فقد الاحتراق والشوائب أثناء الصب. البريليوم عنصر سام يمكن أن يسبب التسمم التحسسي. لذلك، فإن سبائك الألومنيوم التي تتلامس مع الأطعمة والمشروبات لا يمكن أن تحتوي على البيريليوم. عادةً ما يتم التحكم في محتوى البريليوم في مواد اللحام بأقل من 8 ميكروجرام/مل. يجب أن تتحكم سبائك الألومنيوم المستخدمة كقاعدة لحام أيضًا في محتوى البريليوم.

الصوديوم غير قابل للذوبان تقريبًا في الألومنيوم، والحد الأقصى للذوبان الصلب أقل من 0.0025%، ونقطة انصهار الصوديوم منخفضة (97.8 درجة مئوية). عند وجود الصوديوم في السبيكة، يتم امتصاصه على سطح التشعبات أو حدود الحبوب أثناء عملية التصلب. أثناء المعالجة الحرارية، يشكل الصوديوم الموجود على حدود الحبوب طبقة امتصاص سائلة، وعندما يحدث تشقق هش، يتكون مركب NaAlSi، ولا يوجد صوديوم حر، ولا تحدث "هشاشة الصوديوم". عندما يتجاوز محتوى المغنيسيوم 2%، سوف يأخذ المغنيسيوم السيليكون ويترسب الصوديوم الحر، مما يؤدي إلى "تقصف الصوديوم". ولذلك، لا يسمح لسبائك الألومنيوم عالية المغنيسيوم باستخدام تدفقات ملح الصوديوم. طريقة منع "تقصف الصوديوم" هي طريقة الكلورة، حيث يجعل الصوديوم يشكل NaCl ويصرفه في الخبث، ويضيف البزموت ليشكل Na2Bi ويدخل إلى المصفوفة المعدنية؛ إضافة الأنتيمون لتكوين Na3Sb أو إضافة أتربة نادرة يمكن أن يلعب نفس الدور أيضًا.

حرره ماي جيانغ من MAT Aluminium