Yapay olarak yaşlı alüminyum ürünlerin bir tedarikçisi olarak, alaşım elemanlarının alüminyumun yapay yaşlanma süreci üzerindeki derin etkisine ilk elden tanık oldum. Yağış sertleşmesi olarak da bilinen yapay yaşlanma, alüminyum alaşımlarının mukavemetini ve sertliğini arttırmak için kullanılan bir ısıl işlem işlemidir. Alaşım elemanlarını ve yaşlanma parametrelerini dikkatlice kontrol ederek, çeşitli uygulamaların özel gereksinimlerini karşılamak için alüminyumun özelliklerini uyarlayabiliriz.
Alüminyumda yapay yaşlanmanın temelleri
Alaşım elemanlarının etkisini araştırmadan önce, alüminyumdaki yapay yaşlanmanın temel ilkelerini anlamak önemlidir. Alüminyum alaşımlar tipik olarak bakır, magnezyum, silikon ve çinko gibi az miktarda alaşım elemanı içerir. Bu elementler, yaşlanma işlemi sırasında alüminyum matris içinde, çıkıkların hareketini engelleyen ve böylece malzemenin mukavemetini ve sertliğini arttıran ince çökeltiler oluşturur.
Yapay yaşlanma süreci genellikle üç ana aşamadan oluşur: çözelti tedavisi, söndürme ve yaşlanma. Çözelti işlemi sırasında, alüminyum alaşımı, alaşım elemanlarını tek fazlı bir katı çözeltiye çözmek için yüksek bir sıcaklığa ısıtılır. Bunu, alaşım elemanlarını süper doymuş bir katı çözelti içinde tuzağa düşürmek için oda sıcaklığına hızlı söndürme izler. Son olarak, söndürülmüş alaşım, malzemeyi güçlendiren ince parçacıkların çökelmesine izin vermek için daha düşük bir sıcaklıkta yaşlanır.
Ortak alaşım elemanlarının etkisi
Bakır (CU)
Bakır, alüminyum alaşımlarındaki en önemli alaşım elemanlarından biridir. $ \ Theta $-faz ($ AL_2CU $) gibi bakır açısından zengin çökeltilerin oluşumu yoluyla alüminyumun mukavemetini ve sertliğini önemli ölçüde arttırır. Yapay yaşlanma sırasında, bakır atomları, çıkık hareketinin önündeki engeller görevi gören bu çökeltileri oluşturmak için yayılır ve alüminyum atomlarla birleştirir.
2xxx serisi [örneğin, 2024 - yüksek mukavemet - ağırlık oranı nedeniyle havacılık uygulamalarında sıklıkla kullanılan bir alaşım] gibi yüksek bakır içeriğe sahip alaşımlar, mükemmel yaş - sertleştirme yanıtı sergiler. Bununla birlikte, bakır, özellikle klorür iyonları içeren ortamlarda alüminyum alaşımlarının korozyon direncini de azaltabilir. Bu nedenle, alüminyum alaşımlar içeren bakır kullanılırken uygun yüzey işlemi veya korozyon koruması için diğer elementlerin eklenmesi gerekebilir. Yüksek kuvvetli alüminyum alaşımlarının işlenmesi hakkında daha fazla bilgi için ziyaret edebilirsiniz.Alüminyum alaşım işleme.
Magnezyum (mg)
Magnezyum, alüminyumdaki bir başka anahtar alaşım elemanıdır. $ \ Beta $-faz ($ mg_2al_3 $) veya $ \ beta '$-faz gibi magnezyum-zengin çökeltiler oluşturur. Magnezyum, katı çözelti güçlendirme ve yağış sertleştirme ile alüminyum alaşımlarının mukavemetini arttırır. Silikon ile birleştirildiğinde, magnezyum magnezyum silisit ($ mg_2si $) çökelir, bu da yaş sertleştirme etkisine katkıda bulunur.
Tipik olarak hem magnezyum hem de silikon içeren 6xxx serisindeki alaşımlar, iyi biçimlendirilebilirlik, kaynaklanabilirlik ve orta mukavemetleri ile bilinir. Bu alaşımlar otomotiv ve mimari uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Magnezyum eklenmesi, bazı ortamlarda alüminyum alaşımlarının korozyon direncini de iyileştirir, bu da onları açık hava kullanımına uygun hale getirir.
Silikon (SI)
Döküm sırasında akışkanlığı artırmak ve aşınma direncini arttırmak için alüminyum alaşımlarına silikon eklenir. Magnezyum ile kombinasyon halinde, silikon 6xxx serisi alaşımlarında yaş sertleşmesinden sorumlu olan $ mg_2si $ çökeltiler oluşturur.
Silikon ayrıca alüminyum ile nispeten düşük bir maliyet ve iyi uyumluluğa sahiptir, bu da onu popüler bir alaşım elemanı yapar. İşleme sırasında inşa edilmiş kenar oluşumu eğilimini azaltarak alüminyum alaşımlarının işlenebilirliğini artırabilir. Bununla birlikte, aşırı silikon içeriği, alaşımın sünekliğini azaltabilecek büyük, kırılgan silikon parçacıklarının oluşumuna yol açabilir.
Çinko (Zn)
Çinko, 7xxx alüminyum alaşım serisinde magnezyum ile birlikte yaygın olarak kullanılır. Bu alaşımlar son derece yüksek mukavemete sahiptir ve genellikle askeri ekipman ve yüksek son spor ekipmanı gibi yüksek performanslı uygulamalarda kullanılır. Çinko ve magnezyum eklenmesi, yapay yaşlanma sırasında önemli yaş sertleşme etkisine katkıda bulunan $ mgzn_2 $ çökeltilerin oluşumuna yol açar.
7075 gibi alaşımlar yüksek mukavemetleri ile bilinir, ancak aynı zamanda istenen özellikleri elde etmek için dikkatli ısıl işlem gerektirir. Yanlış yaşlanma, çökeltilerin kaba ve alaşımın mukavemetinin azaldığı aşırı yaşlanmaya yol açabilir. 7xxx serisi alaşımları, diğer bazı alüminyum alaşımlarına kıyasla nispeten zayıf korozyon direncleri nedeniyle uygun korozyon korumasına ihtiyaç duyar.
Manganez (MN)
Manganez genellikle alüminyum alaşımlarına az miktarda eklenir. Alüminyum ve $ AL_6MN $ gibi diğer elementlerle metaller arası bileşikler oluşturur. Manganez, mukavemeti, tokluğu ve korozyon direncini artıran alaşımın tane yapısını hassaslaştırabilir. Ayrıca, ısıl işlem sırasında yeniden kristalleştirme işleminin kontrol edilmesine yardımcı olur ve bu da daha düzgün bir mikroyapı ile sonuçlanır.
Manganez, iyi biçimlendirilebilirliği ve orta mukavemetleri ile bilinen 3xxx alüminyum alaşım serilerinde yaygın olarak kullanılır. Bu alaşımlar genellikle içecek kutuları ve mimari paneller gibi uygulamalarda kullanılır.
Çoklu alaşım elemanlarının etkileşimi
Gerçek - dünya uygulamalarında, alüminyum alaşımlar genellikle çoklu alaşım elemanları içerir. Bu elementler arasındaki etkileşimin yapay yaşlanma süreci üzerinde karmaşık etkileri olabilir. Örneğin, bakır varlığı 7xxx serisi alaşımlarında $ mgzn_2 $ yağışını artırabilir ve daha da yüksek mukavemete yol açabilir.
Öte yandan, bazı unsurların negatif etkileşimi olabilir. Örneğin, genellikle alüminyum alaşımlarında bir safsızlık olarak bulunan demir (Fe), diğer elementlere sahip büyük, kırılgan intermetalik bileşikler oluşturabilir. Bu bileşikler alaşımın sünekliğini ve korozyon direncini azaltabilir ve ayrıca yağış sertleştirme işlemine müdahale edebilirler.
Belirli uygulamalar için Özellikler Terzilik
Yapay olarak yaşlı alüminyumun bir tedarikçisi olarak, müşterilerimizin özel ihtiyaçlarını karşılamak için alaşım kompozisyonunu ve yaşlanma sürecini uyarlamanın önemini anlıyoruz. Farklı uygulamalar farklı mukavemet, sertlik, korozyon direnci ve diğer özellik kombinasyonları gerektirir.
Yüksek mukavemet ve düşük ağırlığın önemli olduğu havacılık uygulamaları için, 2024 veya 7075 gibi yüksek bakır veya çinko içeriğine sahip alaşımları önerebilir ve optimal özellik dengesini elde etmek için yaşlanma sürecini dikkatlice kontrol edebiliriz. Buna karşılık, korozyon direnci ve biçimlendirilebilirliğinin daha önemli olduğu mimari uygulamalar için, 3xxx veya 6xxx serisinden alaşımlar daha uygun olabilir.
Yapay yaşlanmada kalite kontrolü
Yapay olarak yaşlı alüminyum ürünlerimizin tutarlı kalitesini sağlamak için katı kalite kontrol önlemleri uyguluyoruz. Bu, alaşım bileşiminin hassas kontrolünü, ısıl işlem parametrelerinin doğru izlenmesini (sıcaklık, zaman vb.) Ve nihai ürünlerin kapsamlı testini içerir.
Alaşımların mikro yapısını ve yağış davranışını analiz etmek için elektron mikroskopisi ve X - ışın kırınımı gibi gelişmiş analitik teknikler kullanıyoruz. Bu teknikler, doğrudan malzemenin mekanik özellikleri ile ilişkili olan çökeltilerin varlığını ve boyutunu doğrulamamıza izin verir.
Tedarik için İletişim
Yapay olarak yaşlı alüminyum ürünlerimizle ilgileniyorsanız veya projeniz için özel gereksinimleriniz varsa, ihtiyaçlarınızı tartışmaktan mutluluk duyarız. Uzman ekibimiz, alaşım seçimi, ısıl işlem süreci ve ürünlerin beklenen özellikleri hakkında ayrıntılı bilgi sağlayabilir. Kesin özelliklerinizi karşılayan yüksek kaliteli alüminyum ürünler sağlamaya kararlıyız.
Referanslar
- Davis, Jr (Ed.). (2001). Alüminyum ve alüminyum alaşımları. ASM International.
- Hatch, JE (ed.). (1984). Alüminyum: Özellikler ve Fiziksel Metalurji. Amerikan Metaller Derneği.
- ASM El Kitabı Komitesi. (2000). ASM El Kitabı Cilt 4: Isı Tedavisi. ASM International.