دور العناصر المضافة المختلفة في سبائك الألومنيوم

السيليكون (سي)
السيليكون (Si) هو العنصر الرئيسي لتحسين السيولة. يمكن تحقيق أفضل سيولة من سهل الانصهار إلى مفرط الانصهار. ومع ذلك، فإن السيليكون (Si) الذي يتبلور يميل إلى تكوين نقاط صلبة، مما يجعل أداء القطع أسوأ. لذلك، لا يُسمح عمومًا بتجاوز نقطة الانصهار. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للسيليكون (Si) تحسين قوة الشد والصلابة وأداء القطع والقوة عند درجات الحرارة العالية مع تقليل الاستطالة.
المغنيسيوم (Mg) سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم لديها أفضل مقاومة للتآكل. لذلك، ADC5 وADC6 عبارة عن سبائك مقاومة للتآكل. نطاق التصلب الخاص بها كبير جدًا، لذلك فهو يتميز بالهشاشة الساخنة، والمسبوكات عرضة للتشقق، مما يجعل الصب صعبًا. المغنيسيوم (Mg) كشوائب في مواد AL-Cu-Si، Mg2Si سوف يجعل الصب هشًا، لذلك يكون المعيار عمومًا في حدود 0.3٪.

الحديد (Fe) على الرغم من أن الحديد (Fe) يمكن أن يزيد بشكل كبير من درجة حرارة إعادة تبلور الزنك (Zn) ويبطئ عملية إعادة التبلور، إلا أنه في ذوبان قوالب الصب، يأتي الحديد (Fe) من البوتقات الحديدية، والأنابيب المنحنية، وأدوات الصهر، و قابل للذوبان في الزنك (الزنك). الحديد (Fe) الذي يحمله الألومنيوم (Al) صغير للغاية، وعندما يتجاوز الحديد (Fe) حد الذوبان، فإنه سوف يتبلور على شكل FeAl3. العيوب الناجمة عن الحديد في الغالب تولد الخبث وتطفو على شكل مركبات FeAl3. يصبح الصب هشًا، وتتدهور إمكانية التشغيل الآلي. تؤثر سيولة الحديد على نعومة سطح الصب.
سوف تولد شوائب الحديد (Fe) بلورات تشبه الإبرة من FeAl3. نظرًا لأن عملية الصب يتم تبريدها بسرعة، فإن البلورات المترسبة تكون دقيقة جدًا ولا يمكن اعتبارها مكونات ضارة. إذا كان المحتوى أقل من 0.7%، فليس من السهل إزالة القالب، لذا فإن محتوى الحديد بنسبة 0.8-1.0% أفضل للصب بالقالب. إذا كان هناك كمية كبيرة من الحديد (Fe)، فسوف تتشكل مركبات معدنية، وتشكل نقاطًا صلبة. علاوة على ذلك، عندما يتجاوز محتوى الحديد (Fe) 1.2%، فإنه سيقلل من سيولة السبيكة، ويضر بجودة الصب، ويقلل من عمر المكونات المعدنية في معدات الصب بالقالب.

النيكل (Ni) مثل النحاس (Cu)، هناك ميل لزيادة قوة الشد والصلابة، وله تأثير كبير على مقاومة التآكل. في بعض الأحيان، يتم إضافة النيكل (Ni) لتحسين قوة درجات الحرارة العالية ومقاومة الحرارة، ولكن له تأثير سلبي على مقاومة التآكل والتوصيل الحراري.

المنغنيز (Mn) يمكنه تحسين قوة درجات الحرارة العالية للسبائك التي تحتوي على النحاس (Cu) والسيليكون (Si). إذا تجاوزت حدًا معينًا، فمن السهل توليد مركبات رباعية Al-Si-Fe-P+o {T*T f;X Mn، والتي يمكنها بسهولة تشكيل نقاط صلبة وتقليل التوصيل الحراري. يمكن للمنجنيز (Mn) أن يمنع عملية إعادة تبلور سبائك الألومنيوم، ويزيد من درجة حرارة إعادة التبلور، ويحسن بشكل كبير حبيبات إعادة التبلور. يرجع تحسين حبيبات إعادة التبلور بشكل رئيسي إلى التأثير المعوق لجزيئات مركب MnAl6 على نمو حبيبات إعادة التبلور. وظيفة أخرى لـ MnAl6 هي إذابة شوائب الحديد (Fe) لتكوين (Fe, Mn)Al6 وتقليل التأثيرات الضارة للحديد. يعد المنغنيز (Mn) عنصرًا مهمًا في سبائك الألومنيوم ويمكن إضافته كسبيكة ثنائية Al-Mn مستقلة أو مع عناصر صناعة السبائك الأخرى. ولذلك فإن معظم سبائك الألومنيوم تحتوي على المنغنيز (Mn).

الزنك (الزنك)
في حالة وجود الزنك غير النقي، فسوف يظهر هشاشة عند درجة حرارة عالية. ومع ذلك، عند دمجه مع الزئبق (Hg) لتكوين سبائك HgZn2 قوية، فإنه ينتج تأثيرًا قويًا ملحوظًا. تنص JIS على أن محتوى الزنك غير النقي (Zn) يجب أن يكون أقل من 1.0%، في حين أن المعايير الأجنبية يمكن أن تسمح بما يصل إلى 3%. لا تشير هذه المناقشة إلى الزنك (Zn) كأحد مكونات السبائك، بل إلى دوره كشوائب تميل إلى إحداث تشققات في المسبوكات.

الكروم (الكروم)
يشكل الكروم (Cr) مركبات بين الفلزات مثل (CrFe)Al7 و(CrMn)Al12 في الألومنيوم، مما يعيق التنوي ونمو إعادة البلورة ويوفر بعض التأثيرات المقوية للسبيكة. يمكنه أيضًا تحسين صلابة السبائك وتقليل حساسية التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي. ومع ذلك، فإنه يمكن زيادة حساسية التبريد.

التيتانيوم (تي)
حتى كمية صغيرة من التيتانيوم (Ti) في السبيكة يمكن أن تحسن خواصها الميكانيكية، ولكنها يمكن أن تقلل أيضًا من توصيلها الكهربائي. يبلغ المحتوى الحرج للتيتانيوم (Ti) في سبائك سلسلة Al-Ti للتصلب بالترسيب حوالي 0.15%، ويمكن تقليل وجوده بإضافة البورون.

الرصاص (Pb)، والقصدير (Sn)، والكادميوم (Cd)
قد يوجد الكالسيوم (Ca)، والرصاص (Pb)، والقصدير (Sn)، وشوائب أخرى في سبائك الألومنيوم. وبما أن هذه العناصر لها نقاط انصهار وهياكل مختلفة، فإنها تشكل مركبات مختلفة مع الألومنيوم (Al)، مما يؤدي إلى تأثيرات متفاوتة على خصائص سبائك الألومنيوم. يتمتع الكالسيوم (Ca) بقابلية ذوبان صلبة منخفضة جدًا في الألومنيوم ويشكل مركبات CaAl4 مع الألومنيوم (Al)، والتي يمكن أن تحسن أداء قطع سبائك الألومنيوم. الرصاص (Pb) والقصدير (Sn) عبارة عن معادن ذات نقطة انصهار منخفضة مع قابلية ذوبان صلبة منخفضة في الألومنيوم (Al)، والتي يمكن أن تقلل من قوة السبيكة ولكنها تحسن أداء القطع.

زيادة محتوى الرصاص (Pb) يمكن أن تقلل من صلابة الزنك (Zn) وتزيد من قابليته للذوبان. ومع ذلك، إذا تجاوز أي من الرصاص (Pb)، أو القصدير (Sn)، أو الكادميوم (Cd) الكمية المحددة في سبائك الألومنيوم: الزنك، فقد يحدث تآكل. وهذا التآكل غير منتظم، ويحدث بعد فترة معينة، ويظهر بشكل خاص في الأجواء ذات درجات الحرارة المرتفعة والرطوبة العالية.