قاسم معتمدی
عضو جدید
تأثیر عناصر آلیاژی بر روی آلومینیوم
تاثیر عناصر آلیاژی بر روی آلومینیوم
با توجه به موقعیت عنصر آلومینیوم در جدول تناوبی عناصر و همسایگی این عنصر با اکثر عناصر و فلزات صنعتی باعث گردیده که این با این عناصر گروه های مختلف آلیاژی را تشکیل دهد، که کثرت گروههای آلیاژی گواهی بر این مدعاست. موقعیت فلز آلومینیوم در جدول تناوبی طوری است که با تعدادی کثیری عناصر مهم صنعتی در همسایگی بوده و تعدادی از معیارهای خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی فلز آلومینیوم امری ضروری به نظر می رسد. در این مبحث تاثیرعناصر مهم آلیاژی را روی فلز آلومینیوم مورد بررسی قرار می دهیم.
سیلیسیم
سیلیسیم علاوه بر افزایش سیالیت، مقاومت آلومینیوم را در مقابل ترک گرم افزایش می دهد و به دلیل افزایش سیالیت، برد تغذیه هم افزایش می یابد. سیلیسیم دانه ها را ریزتر کرده و درصد سیلیسیم بین 25-5 درصد متغیر است.
در شکل 1 نمودار تعادلی Al-Si نشان داده شده است. همانطوری که مشاهده می گردد در انجماد تعادلی، نقطه یوتکتیک آلیاژ فوق، 6/12 درصد می باشد که در داخل قالب های ماسه ای درصد یوتکتیک 12 درصد و در قالب فلزی تا 9 درصد می باشد. به طور کلی در صورتی که درصد وزنی و یا حجمی یک فاز در نقطه یوتکتیک کم تر از فاز دیگر باشد آن فاز به صورت سوزنی رشد می کند، بنابراین سیلیسیم به صورت سوزنی رشد می کند. در نمودار شکل 1، آلیاژهای بالای نقطه یوتکتیک دارای مقاومت سایشی بیشتری می باشند، به همین دلیل پوسته موتور دیزل، از آلیاژهای Al-Si هایپریوتکتیک ساخته می شود.
مس
درصد این عنصر آلیاژی بین 4 تا 10 درصد می باشد. تاثیرعمده این عنصر افزایش استحکام و سختی به خصوص بعد از عملیات حرارتی می باشد. در شکل 2 نمودار تعادلی آلیاژ Al-Cu ارائه شده است، همانطوریکه ملاحظه می گردد کاهش حلالیت مس با کاهش دما در درصدهای پایین مس می تواند از طریق مکانیزم رسوب سختی باعث افزایش استحکام شود.
افزودن مس به مذاب آلومینیوم، از نقطه نظر خصوصیات ریختگی، نه تنها خصوصیات مطلوبی را ایجاد نخواهدکرد، بلکه از کیفیت ریخته گری آلومینیوم نیز می کاهد.
منیزیم
نمودار تعادلی آلیاژ آلومینیوم- منیزیم در شکل 3 نشان داده شده است. همان طوری که مشاهده می شود منیزیم در دمای یوتکتیک (450 سانتی گراد در حدود 15 درصد در آلومینیوم حل شده و این حلالیت در دمای محیط به 3 درصد کاهش می یابد، بنابراین در صورتی که درصد منیزیم بیشتر از 3 درصد باشد این آلیاژها عملیات پذیر می شوند. در این حالت فاز اصلی سخت کنده Al3Mg2 می باشد.
کاربرد اصلی عنصر منیزیم بهبود مقاوت به خوردگی و افزایش قابلیت عملیات حرارتی آلیاژهای Al-Si (گروه 6000) می باشد.
منگنز
همان طوریکه درشکل 4 مشاهده می شود در نمودار تعادلی آلیاژ Al-Mn هیچ موردی که کاربرد صنعتی داشته باشد، مشاهده نمی شود. اما نتایج تحقیقات مختلف نشان می دهد که این عنصر اثر تخریبی آهن را کاهش داده و فازهای ترد سوزنی بین فلزی را به فاز فشرده تبدیل می کند. افزودن حدود 5/0 درصد منگنز باعث افزایش خصوصیات ریختگی و بدون عیب شدن قطعات می گردد.
روی
همانطوریکه در شکل 5 مشاهده می گردد با افزایش دما حلالیت روی در آلومینیوم به شدت افزایش می یابد. اما این عنصر به تنهایی اثر چندانی درآلیاژهای آلومینیوم ندارد و در صورتیکه با فلزات دیگر مانند مس و منیزیم (هر دو قابلیت عملیات حرارتی را بهبود می بخشند) همراه باشد، استحکام به شدت به دنبال عملیات پیرسازی افزایش می یابد. مثل آلیاژ 7075 که در صنایع هواپیما سازی کاربرد دارد.