تخطي إلى المحتوى 
1. تأثير عناصر الإشابة
عنصر النحاس (النحاس)
في سبائك الألومنيوم والنحاستبلغ أقصى قابلية ذوبان النحاس في الألومنيوم 5.65% عند 548 درجة مئوية، وتنخفض إلى 0.45% عند 302 درجة مئوية. ويُعد النحاس عنصرًا مهمًا في صناعة السبائك، مما يساهم في تقوية المحلول الصلب. بالإضافة إلى ذلك، يُظهر ترسيب CuAl2 أثناء التقادم تأثيرات تصلب عمرية ملحوظة.
وعادةً ما يتراوح محتوى النحاس في سبائك الألومنيوم من 2.51 تيرابايت إلى 51 تيرابايت إلى 3 تيرابايت، مع ملاحظة التقوية الأكثر فعالية عند محتويات النحاس بين 41 تيرابايت إلى 6.81 تيرابايت. وبالتالي، يقع محتوى النحاس في معظم سبائك الألومنيوم الصلبة ضمن هذا النطاق.
سبائك السيليكون (سيليكون)
في سبائك الألومنيوم والسيليكون في السلسلة، يبلغ الحد الأقصى لذوبان السيليكون في الطور الغني بالألومنيوم 1.65% عند درجة حرارة الانصهار 577 درجة مئوية. وعلى الرغم من انخفاض قابلية الذوبان مع انخفاض درجة الحرارة، لا يمكن معالجة هذه السبائك عمومًا بالحرارة لتقويتها. تتميز سبائك الألومنيوم والسيليكون بخصائص صب ممتازة ومقاومة للتآكل.
تُصنع سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون عن طريق الجمع بين المغنيسيوم والسيليكون مع الألومنيوم. وطور التقوية في هذه السبائك هو MgSi. تبلغ نسبة المغنيسيوم إلى السيليكون في هذه المرحلة 1.73 إلى 1.
عند تصميم سبائك A-Mg-Si، يقوم المهندسون بتناسب محتويات المغنيسيوم والسيليكون وفقًا لهذه النسبة. تضيف بعض سبائك Al-Mg-5i كمية مناسبة من النحاس لتعزيز القوة، إلى جانب الكروم لمواجهة التأثيرات الضارة للنحاس على مقاومة التآكل.
في سبائك Al-Mg2Si، يبلغ الحد الأقصى لكمية Mg2Si التي يمكن أن تذوب في الألومنيوم 1.85% في المرحلة الغنية بالألومنيوم. تتناقص هذه الكمية مع زيادة درجة الحرارة. في سبائك الألومنيوم القابلة للتشوه، يُضاف السيليكون وحده إلى الألومنيوم فقط لمواد اللحام، حيث يساهم أيضًا في درجة معينة من التقوية.
عنصر المغنيسيوم (Mg)
في سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم السلسلة، تقل قابلية ذوبان المغنيسيوم في الألومنيوم مع انخفاض درجة الحرارة. ومع ذلك، فإن محتوى المغنيسيوم في معظم سبائك الألومنيوم الصناعية القابلة للتشوه أقل من 6%، كما أن محتوى السيليكون منخفض أيضًا. لا يمكن معالجة هذه السبائك بالحرارة لتقويتها، ولكنها تُظهر قابلية لحام جيدة ومقاومة للتآكل وقوة معتدلة.
يقوّي المغنيسيوم الألومنيوم بشكل كبير، مع زيادة قدرها 34 ميجا باسكال تقريبًا في قوة الشد لكل 1% إضافة مغنيسيوم 1%. إضافة أقل من 1% من المنجنيز يمكن أن يوفر تقوية تكميلية. وبالتالي، يمكن أن تقلل إضافة المنجنيز من محتوى المغنيسيوم، وتقلل من الميل إلى التشقق الساخن، وتحسن مقاومة التآكل وقابلية اللحام. علاوة على ذلك، يمكن أن يسهل المنجنيز الترسيب المنتظم ل Mg5Al8، مما يحسن مقاومة التآكل وقابلية اللحام.
عنصر المنجنيز (Mn)
في سلسلة سبيكة Al-Mn، عند درجة حرارة 658 درجة مئوية، يكون أكبر قدر من المنجنيز الذي يمكن أن يذوب في المحلول الصلب هو 1.82%. تزداد قوة السبيكة باستمرار مع زيادة قابلية الذوبان، وتصل إلى أقصى استطالة عند 0.8% من المنجنيز. سبائك الألومنيوم-المنغنيز هي سبائك تصلب غير قابلة للمعالجة الحرارية، مما يعني أنه لا يمكن تقويتها من خلال المعالجة الحرارية.
يمكن للمنجنيز أن يثبط عملية إعادة بلورة سبائك الألومنيوم، ويرفع درجة حرارة إعادة التبلور، ويصقل الحبيبات المعاد بلورتها بشكل كبير. ويتحقق صقل الحبيبات المعاد بلورتها بشكل أساسي من خلال تشتت جزيئات مركب MnAl6 الذي يعيق نمو الحبيبات المعاد بلورتها. وتتمثل وظيفة أخرى لمركب MnAl6 في إذابة الحديد الشائب وتشكيل (Fe، Mn)Al6 (Fe، Mn)، مما يقلل من الآثار الضارة للحديد.
يُعد المنجنيز عنصرًا مهمًا في سبائك الألومنيوم ويمكن إضافته بمفرده لتكوين سبائك ثنائية من الألومنيوم والمنغنيز أو إضافته مع عناصر السبائك الأخرى. ولذلك، تحتوي معظم سبائك الألومنيوم على المنجنيز.
عنصر الزنك (Zn)
في سلسلة سبائك الألومنيوم والزنك، عند درجة حرارة 275 درجة مئوية، تبلغ قابلية ذوبان الزنك في الألومنيوم 31.61 تيرابايت 3 تيرابايت، وتنخفض إلى 5.61 تيرابايت 3 تيرابايت عند درجة حرارة 125 درجة مئوية. عند إضافة الزنك بمفرده إلى الألومنيوم، فإنه يوفر تحسنًا محدودًا في القوة تحت ظروف التشوه ويميل إلى التسبب في التشقق الإجهادي، مما يحد من استخدامه.
تؤدي إضافة الزنك والمغنيسيوم في نفس الوقت إلى الألومنيوم لتشكيل مرحلة التقوية Mg/Zn2 إلى تقوية السبيكة بشكل كبير. تؤدي زيادة محتوى Mg/الزنك2 من 0.5% إلى 12% إلى تعزيز قوة الشد والخضوع بشكل ملحوظ. في سبائك الألومنيوم فائقة الصلابة حيث يتجاوز محتوى المغنيسيوم متطلبات تشكيل مرحلة Mg/الزنك2، يتم التحكم في نسبة الزنك إلى المغنيسيوم عند حوالي 2.7 لزيادة مقاومة التشقق الإجهادي إلى أقصى حد.
تحقق إضافة النحاس إلى سبائك الألومنيوم الأساسية Al-Zn-Mg لتشكيل سبائك سلسلة Al-Zn-Mg-Cu أكبر تأثير تقوية بين جميع سبائك الألومنيوم، مما يجعلها مادة حيوية من سبائك الألومنيوم في صناعات الطيران والفضاء والطاقة.
2. تأثير العناصر النزرة
عنصرا الحديد والسيليكون (Fe-Si)
يُضاف الحديد كعنصر إشابة في سبائك الألومنيوم من سلسلة Al-Cu-Mg-Ni-Fe، بينما يُضاف السيليكون في سبائك الألومنيوم من سلسلة Al-Mg-S وفي قضبان اللحام من سلسلة Al-Si وسبائك الألومنيوم والسيليكون المصبوبة. الحديد والسيليكون عنصران شائبان شائعان في سبائك الألومنيوم الأخرى، مما يؤثر بشكل كبير على خواص السبيكة. وهما موجودان بشكل أساسي في صورة FeCl₃ والسيليكون الحر.
عندما يزيد السيليكون عن الحديد، يتشكل الطور B-Fe2SiAl13 (أو Fe2S2Al9)، بينما عندما يزيد الحديد عن السيليكون، يتشكل الطور α-Fe2SiAl8 (أو Fe3i2Al12). يمكن أن تتسبب النسب غير الصحيحة من الحديد والسيليكون في حدوث تشقق في المسبوكات، ويمكن أن يؤدي الحديد الزائد في الألومنيوم المصبوب إلى هشاشة.
عناصر التيتانيوم والبورون (Ti-B)
يُعد التيتانيوم مادة مضافة شائعة الاستخدام في سبائك الألومنيوم، ويُضاف في شكل سبائك Al-Ti أو Al-Ti-B الرئيسية. يُشكّل التيتانيوم TiAl2 مع الألومنيوم، ويعمل كنواة غير عفوية أثناء التبلور، مما يؤدي إلى تنقية هياكل الصب واللحام. في خلائط سلسلة Al-Ti، يبلغ محتوى التيتانيوم الحرج للتفاعل الطارد للحرارة حوالي 0.15%، والذي ينخفض إلى 0.01% في وجود البورون.
عنصر الكروم (Cr)
الكروم مادة مضافة شائعة في سبائك Al-Mg-Si وAl-Mg-Si وAl-Mg-الزنك وسلسلة Al-Mg. عند درجة حرارة 600 درجة مئوية، تبلغ قابلية ذوبان الكروم في الألومنيوم 0.81 تيرابايت 3 تيرابايت، وهو غير قابل للذوبان تقريبًا في درجة حرارة الغرفة.
يُشكّل الكروم مركبات معدنية بين الفلزات مثل (CFe) Al7 و(CrMn) Al12، مما يعيق عمليات التنوي والنمو أثناء إعادة التبلور، مما يوفر درجة معينة من التقوية للسبائك، ويحسّن المتانة، ويقلل من قابلية التشقق الإجهادي الناتج عن التآكل الإجهادي. ومع ذلك، قد يزيد من حساسية الإخماد، مما يؤدي إلى ظهور طبقة أكسيد مؤكسد أصفر اللون. لا يتجاوز محتوى الكروم في سبائك الألومنيوم عمومًا 0.35% ويتناقص مع زيادة محتوى العنصر الانتقالي.
عنصر السترونتيوم (Sr)
يُعد السترونتيوم عنصرًا نشطًا سطحيًا يغير سلوك الأطوار بين الفلزات في علم المعادن. ولذلك، فإن استخدام السترونتيوم في معالجة التعديل يحسّن من لدونة السبيكة وجودة المنتج النهائي.
نظرًا لوقت تعديله الفعال الطويل وتأثيراته الممتازة وقابليته للتكرار، حل السترونتيوم محل الصوديوم في السنوات الأخيرة في سبائك أل-سي المصبوبة. إن إضافة السترونتيوم 0.015%-0.03% إلى سبائك الألومنيوم المسبوكة بالبثق يحول طور ألفا-ألفيزي إلى ألفا-ألفيزي، مما يقلل من وقت التجانس
يُعد فهم التأثير المعقد للعناصر المختلفة في سبائك الألومنيوم أمرًا بالغ الأهمية لتحسين خصائص المواد وتعزيز الأداء في مختلف الصناعات. سواء كنت تعمل في مجال الطيران أو السيارات أو البناء أو أي مجال آخر يستخدم سبائك الألومنيوم، فإن الاستفادة من هذه المعرفة يمكن أن تؤدي إلى ابتكارات وتطورات في تصميم المنتجات وعمليات التصنيع وجودة المنتج النهائي. اتصل بنا الآن: https://elitemoldtech.com/die-casting/
