نقش عناصر افزودنی مختلف در آلیاژ آلومینیوم

سیلیکون (Si)
سیلیکون (Si) عنصر اصلی برای بهبود سیالیت است. بهترین سیالیت را می توان از یوتکتیک تا هایپریوتکتیک به دست آورد. با این حال، سیلیکون (Si) که متبلور می شود، تمایل به تشکیل نقاط سخت دارد و عملکرد برش را بدتر می کند. بنابراین، به طور کلی مجاز به تجاوز از نقطه یوتکتیک نیست. علاوه بر این، سیلیکون (Si) می‌تواند استحکام کششی، سختی، عملکرد برش و استحکام را در دماهای بالا بهبود بخشد و ازدیاد طول را کاهش دهد.
منیزیم (Mg) آلیاژ آلومینیوم منیزیم بهترین مقاومت در برابر خوردگی را دارد. بنابراین، ADC5 و ADC6 آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی هستند. محدوده انجماد آن بسیار زیاد است، بنابراین شکنندگی گرم دارد و ریخته گری ها مستعد ترک خوردن هستند و ریخته گری را دشوار می کند. منیزیم (Mg) به عنوان ناخالصی در مواد AL-Cu-Si، Mg2Si ریخته گری را شکننده می کند، بنابراین استاندارد به طور کلی در 0.3٪ است.

آهن (Fe) اگرچه آهن (Fe) می تواند دمای تبلور مجدد روی (Zn) را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و فرآیند تبلور مجدد را کند کند، در ذوب ریخته گری دایکاست، آهن (Fe) از بوته های آهنی، لوله های بال غاز و ابزار ذوب به دست می آید. در روی (Zn) محلول است. آهن (Fe) حمل شده توسط آلومینیوم (Al) بسیار کوچک است و هنگامی که آهن (Fe) از حد حلالیت فراتر رود، به صورت FeAl3 متبلور می شود. عیوب ناشی از Fe عمدتاً سرباره تولید می کند و به عنوان ترکیبات FeAl3 شناور می شود. ریخته گری شکننده می شود و ماشین کاری بدتر می شود. سیال بودن آهن بر صافی سطح ریخته گری تأثیر می گذارد.
ناخالصی های آهن (Fe) کریستال های سوزنی مانند FeAl3 تولید می کند. از آنجایی که دایکاست به سرعت سرد می شود، کریستال های رسوب داده شده بسیار ریز هستند و نمی توان آنها را جزء مضر در نظر گرفت. اگر محتوای آن کمتر از 0.7٪ باشد، قالب گیری آسان نیست، بنابراین محتوای آهن 0.8-1.0٪ برای ریخته گری بهتر است. اگر مقدار زیادی آهن (Fe) وجود داشته باشد، ترکیبات فلزی تشکیل می شود که نقاط سخت را تشکیل می دهد. علاوه بر این، هنگامی که محتوای آهن (Fe) از 1.2٪ بیشتر شود، سیالیت آلیاژ را کاهش می دهد، به کیفیت ریخته گری آسیب می رساند و عمر اجزای فلزی را در تجهیزات ریخته گری کاهش می دهد.

نیکل (Ni) مانند مس (Cu)، تمایل به افزایش استحکام کششی و سختی دارد و تأثیر قابل توجهی بر مقاومت در برابر خوردگی دارد. گاهی اوقات، نیکل (Ni) برای بهبود استحکام در دمای بالا و مقاومت در برابر حرارت اضافه می شود، اما تاثیر منفی بر مقاومت در برابر خوردگی و هدایت حرارتی دارد.

منگنز (Mn) می تواند مقاومت آلیاژهای حاوی مس (Cu) و سیلیکون (Si) را در دمای بالا بهبود بخشد. اگر از حد معینی فراتر رود، به راحتی می توان ترکیبات چهارتایی Al-Si-Fe-P+o {T*T f;X Mn را تولید کرد که می تواند به راحتی نقاط سخت را تشکیل دهد و هدایت حرارتی را کاهش دهد. منگنز (Mn) می تواند از فرآیند تبلور مجدد آلیاژهای آلومینیوم جلوگیری کند، دمای تبلور مجدد را افزایش دهد و به طور قابل توجهی دانه های تبلور مجدد را تصفیه کند. پالایش دانه‌های تبلور مجدد عمدتاً به دلیل اثر بازدارنده ذرات ترکیب MnAl6 بر رشد دانه‌های تبلور مجدد است. عملکرد دیگر MnAl6 حل کردن آهن ناخالصی (Fe) برای تشکیل (Fe, Mn)Al6 و کاهش اثرات مضر آهن است. منگنز (Mn) یک عنصر مهم از آلیاژهای آلومینیوم است و می تواند به عنوان یک آلیاژ دوتایی Al-Mn مستقل یا همراه با سایر عناصر آلیاژی اضافه شود. بنابراین اکثر آلیاژهای آلومینیوم حاوی منگنز (Mn) هستند.

روی (روی)
اگر روی ناخالص (Zn) وجود داشته باشد، شکنندگی در دمای بالا را نشان می دهد. با این حال، هنگامی که با جیوه (Hg) برای تشکیل آلیاژهای قوی HgZn2 ترکیب می شود، اثر تقویتی قابل توجهی ایجاد می کند. JIS تصریح می کند که محتوای روی ناخالص (Zn) باید کمتر از 1.0٪ باشد، در حالی که استانداردهای خارجی می توانند تا 3٪ اجازه دهند. این بحث به روی (Zn) به عنوان یک جزء آلیاژی اشاره نمی کند، بلکه به نقش آن به عنوان یک ناخالصی که تمایل به ایجاد ترک در قطعات ریخته گری دارد، اشاره دارد.

کروم (کروم)
کروم (Cr) ترکیبات بین فلزی مانند (CrFe)Al7 و (CrMn)Al12 را در آلومینیوم تشکیل می دهد که مانع از هسته زایی و رشد تبلور مجدد می شود و برخی اثرات تقویتی را برای آلیاژ ایجاد می کند. همچنین می تواند چقرمگی آلیاژ را بهبود بخشد و حساسیت ترک خوردگی در برابر خوردگی استرس را کاهش دهد. با این حال، می تواند حساسیت خاموش شدن را افزایش دهد.

تیتانیوم (Ti)
حتی مقدار کمی تیتانیوم (Ti) در آلیاژ می تواند خواص مکانیکی آن را بهبود بخشد، اما همچنین می تواند هدایت الکتریکی آن را کاهش دهد. محتوای بحرانی تیتانیوم (Ti) در آلیاژهای سری Al-Ti برای سخت شدن رسوبی حدود 0.15 درصد است و حضور آن را می توان با افزودن بور کاهش داد.

سرب (Pb)، قلع (Sn) و کادمیوم (Cd)
کلسیم (Ca)، سرب (Pb)، قلع (Sn) و سایر ناخالصی‌ها ممکن است در آلیاژهای آلومینیوم وجود داشته باشد. از آنجایی که این عناصر دارای نقاط ذوب و ساختار متفاوتی هستند، ترکیبات مختلفی را با آلومینیوم (Al) تشکیل می دهند که در نتیجه اثرات متفاوتی بر خواص آلیاژهای آلومینیوم دارند. کلسیم (Ca) حلالیت جامد بسیار کمی در آلومینیوم دارد و ترکیبات CaAl4 را با آلومینیوم (Al) تشکیل می دهد که می تواند عملکرد برش آلیاژهای آلومینیوم را بهبود بخشد. سرب (Pb) و قلع (Sn) فلزات با نقطه ذوب پایین با حلالیت جامد کم در آلومینیوم (Al) هستند که می توانند استحکام آلیاژ را کاهش دهند اما عملکرد برش آن را بهبود می بخشند.

افزایش محتوای سرب (Pb) می تواند سختی روی (Zn) را کاهش داده و حلالیت آن را افزایش دهد. با این حال، اگر هر یک از سرب (Pb)، قلع (Sn) یا کادمیوم (Cd) از مقدار مشخص شده در آلومینیوم: آلیاژ روی بیشتر شود، ممکن است خوردگی رخ دهد. این خوردگی نامنظم است، پس از یک دوره معین رخ می دهد، و به ویژه در اتمسفرهای با دمای بالا و رطوبت زیاد مشخص می شود.