(1) خصائص سبائك الألومنيوم من سلسلة 6xxx
سبائك الألومنيوم من سلسلة 6xxx هي سبائك ألومنيوم مع المغنيسيوم والسيليكون كعناصر سبائك رئيسية وطور Mg2Si كمرحلة تقوية. إنها سبائك ألومنيوم قابلة للمعالجة الحرارية. تتمتع السبائك بمزايا القوة المتوسطة ومقاومة التآكل العالية وعدم وجود ميل إلى التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي وأداء اللحام الجيد وأداء التآكل غير المتغير في منطقة اللحام وقابلية التشكيل والمعالجة الجيدة. عندما يتم احتواء النحاس في السبائك، يمكن أن تكون قوة السبائك قريبة من قوة سبائك الألومنيوم من سلسلة 2xxx، وقابلية المعالجة أفضل من سبائك الألومنيوم من سلسلة 2XXx، لكن مقاومة التآكل تتدهور. تتمتع السبائك بأداء تشكيل جيد. أكثر السبائك استخدامًا في هذه السلسلة هي سبائك 6061 و 6063، والتي تتمتع بأفضل أداء شامل واقتصاد. المنتجات الرئيسية هي المقاطع المبثوقة، وأكبر تطبيق لهذه السبائك هو المقاطع المعمارية.
(2) دور العناصر الرئيسية في السبائك والشوائب
العناصر السبائكية الرئيسية لسبائك الألومنيوم من سلسلة 6XXX هي Mg وSi وCu، وأدوارها هي كما يلي.
1) دور g و Si
إن تغيير محتوى المغنيسيوم والسيليكون له تأثير ضئيل على قوة الشد واستطالة سبيكة الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون في الحالة الملدنة.
مع زيادة محتوى Mg وSi، تزداد قوة الشد لسبائك Al-Mg-Si في حالة الشيخوخة الطبيعية المطفأة، وتقل الاستطالة. عندما يكون المحتوى الكلي لـ Mg وSi ثابتًا، فإن تغيير نسبة محتوى Mg وSi له أيضًا تأثير كبير على الأداء. مع محتوى Mg ثابت، تزداد قوة الشد للسبائك مع زيادة محتوى Si. مع محتوى طور Mg2Si ثابت وزيادة في محتوى Si، يتحسن تأثير تقوية السبائك، بينما يتحسن الاستطالة قليلاً. مع محتوى Si ثابت، تزداد قوة الشد للسبائك مع زيادة محتوى Mg. بالنسبة للسبائك ذات محتوى Si صغير، تقع أقصى قوة شد في منطقة ثلاثية الطور (Al)-Mg2Si-Mg2Al. تقع أقصى قوة شد للسبائك الثلاثية A1-Mg-Si في منطقة ثلاثية الطور a(Al)-Mg2Si-Si.
إن تأثير Mg وSi على الخصائص الميكانيكية للسبائك في حالة الشيخوخة الاصطناعية المطفأة هو في الأساس نفس تأثير السبائك في حالة الشيخوخة الطبيعية المطفأة، ولكن قوة الشد تتحسن بشكل كبير، ولا تزال القيمة القصوى موجودة في منطقة ثلاثية الطور a(Al)-MgzSi-Si، بينما تقل الاستطالة وفقًا لذلك.
عندما يكون هناك بقايا من السيليكون والمغنيسيوم في السبائك، تقل مقاومة التآكل مع زيادة كميتها. ومع ذلك، عندما تكون السبائك في منطقة ثنائية الطور (a(Al-MgzSi والسبائك في منطقة أحادية الطور حيث يذوب طور MgSi تمامًا في المصفوفة، تكون مقاومة التآكل هي الأفضل. لا تميل جميع السبائك إلى التشقق الناتج عن الإجهاد التآكلي.
عندما يتم لحام السبائك، يكون الميل إلى لحام الشقوق كبيرًا نسبيًا، ولكن في منطقة الطورين a(Al-Mg2Si، فإن السبائك ذات التركيبة 0.2%~0.4%Si و1.2%~1.4%Mg وفي منطقة الطور الثلاثي a(Al)-Mg2Si-Si، فإن السبائك ذات التركيبة 1.2%~2.0%Si و0.8%~2.0%Mg لها ميل صغير نسبيًا إلى لحام الشقوق.
2) تأثير النحاس
بعد إضافة Cu إلى سبيكة AI-Mg-Si، لا يعتمد شكل وجود Cu في البنية على محتوى Cu فحسب، بل يعتمد أيضًا على محتوى Mg وSi. عندما يكون محتوى Cu صغيرًا جدًا ونسبة Mg:Si 1.73:1، تتشكل مرحلة MgSi ويذوب كل Cu في المصفوفة؛ عندما يكون محتوى Cu مرتفعًا ونسبة Mg:Si أقل من 1.08، يمكن تكوين مرحلة W (AlCuMgsSi)، ويشكل Cu المتبقي CuAl؛ عندما يكون محتوى Cu مرتفعًا ونسبة Mg:Si أكبر من 1.73، يمكن تكوين طور S (AlCuMg) وCuAl. يختلف طور W عن طور S وطور CuAl وطور MgSi. يذوب جزئيًا فقط في الحالة الصلبة، ولا يكون تأثيره المقوي كبيرًا مثل تأثير طور MgSi.
إن إضافة النحاس إلى السبائك لا تعمل فقط على تحسين مرونة السبائك بشكل كبير أثناء المعالجة الساخنة، بل إنها تزيد أيضًا من تأثير تقوية المعالجة الحرارية. كما يمكنها أيضًا قمع تأثير البثق وتقليل التباين الذي يحدث بعد إضافة المنغنيز.
3) دور المنغنيز والكروم والتيتانيوم والحديد والزنك
تشتمل العناصر النزرة المضافة في سبيكة 6XXX Series A1 على Mn وCr وTi، في حين تشتمل العناصر الشوائب بشكل أساسي على Fe وZn وما إلى ذلك، ووظائفها هي كما يلي.
Mn: يمكن أن يؤدي إضافة Mn إلى السبائك إلى تحسين القوة ومقاومة التآكل ومتانة التأثير وخصائص الانحناء. عند إضافة Cu وMn إلى سبيكة AlMg{{0}}.7Si1.0، عندما يكون محتوى Mn أقل من 0.2٪، تزداد قوة السبائك مع زيادة محتوى Mn. ومع ذلك، مع استمرار زيادة محتوى Mn، يشكل Mn وSi طور AlMnSi، والذي يفقد جزءًا من Si المطلوب لتشكيل طور Mg2Si، ويكون تأثير تقوية طور AlMnSi أصغر من تأثير طور Mg2Si. لذلك، ينخفض تأثير تقوية السبائك.
عند إضافة Mn و Cu في نفس الوقت، فإن تأثير التعزيز ليس جيدًا مثل إضافة Mn وحده، ولكنه يمكن أن يزيد من الاستطالة ويحسن حجم حبيبات المنتج الملدن.
عند إضافة المنغنيز إلى السبائك، بسبب الفصل البلورية الخطير للمنغنيز في الطور أ، تتأثر عملية إعادة تبلور السبائك، مما يؤدي إلى خشونة حبيبات المنتج الملدن. للحصول على مواد ذات حبيبات دقيقة، يجب تجانس السبائك عند درجة حرارة عالية (550 درجة) للقضاء على فصل المنغنيز. من الأفضل التسخين بسرعة أثناء التلدين.
الكروم: يتمتع الكروم والمنجنيز بتأثيرات مماثلة. يمنع الكروم ترسب طور Mg2Si عند حدود الحبيبات، ويؤخر عملية الشيخوخة الطبيعية، ويحسن القوة بعد الشيخوخة الاصطناعية. يمكن للكروم تنقية الحبيبات وجعل الحبيبات بعد إعادة التبلور نحيفة، وبالتالي تحسين مقاومة التآكل للسبائك. محتوى الكروم بشكل عام هو 0.15%~0.3%.
Ti: إضافة {{0}}.02%~0.1% Ti و0.01%~0.2% Cr إلى سبائك الألومنيوم من سلسلة 6XXX يمكن أن يقلل من البنية البلورية العمودية للسبائك، ويحسن أداء تشكيل السبائك، ويصقل حبيبات المنتج.
Fe: يمكن لكمية صغيرة من Fe (أقل من {{0}}.4%) تنقية الحبوب. عندما يتجاوز محتوى Fe 0.7%، يتم إنشاء مرحلة غير قابلة للذوبان (AlMnFeSi)، مما يقلل من قوة المنتج ومرونته ومقاومته للتآكل. عندما يتم احتواء Fe في السبائك، يمكن أن يتدهور لون المنتج بعد معالجة الأكسدة.
الزنك: كمية صغيرة من الشوائب من الزنك لها تأثير ضئيل على قوة السبائك، ويسمح بمحتواها حتى 0.3%.