Apakah ciri, unsur pengaloian utama dan fungsi aloi aluminium siri 2xxx?
(1) Ciri-ciri aloi aluminium siri 2xxx
Aloi aluminium siri 2xxX ialah aloi aluminium dengan kuprum sebagai unsur pengaloian utama. Ia termasuk aloi Al-Cu-Mg, aloi Al-Cu-Mg-Fe-Ni dan aloi Al-Cu-Mn. Aloi ini adalah aloi aluminium yang dirawat haba.
Aloi aluminium siri 2xXX dicirikan oleh kekuatan tinggi dan biasanya dipanggil aloi aluminium keras. Mereka mempunyai rintangan haba yang baik dan sifat pemprosesan, tetapi rintangan kakisan mereka tidak sebaik kebanyakan aloi aluminium lain. Dalam keadaan tertentu, kakisan antara butiran akan berlaku. Oleh itu, plat selalunya perlu disalut dengan lapisan aluminium tulen atau lapisan aloi aluminium siri 6xXx yang mempunyai perlindungan elektrokimia untuk plat teras untuk meningkatkan ketahanan kakisannya. Antaranya, aloi Al-Cu-Mg-Fe-Ni mempunyai komposisi kimia dan komposisi fasa yang sangat kompleks. Ia mempunyai kekuatan tinggi pada suhu tinggi dan prestasi proses yang baik. Ia digunakan terutamanya untuk bahagian tahan haba yang bekerja di bawah 150 ~ 250 darjah; walaupun kekuatan suhu bilik aloi AI-Cu-Mn lebih rendah daripada aloi Al-Cu-Mg 2A12 dan 2A14, kekuatannya lebih tinggi daripada kedua-duanya pada 225~250 darjah atau lebih tinggi. Di samping itu, aloi mempunyai prestasi proses yang baik dan mudah dikimpal. Ia digunakan terutamanya dalam bahagian struktur dan penempaan yang boleh dikimpal tahan haba. Siri aloi ini digunakan secara meluas dalam bidang penerbangan dan aeroangkasa.
(2) Unsur pengaloian utama dan peranannya
①Gred aloi utama aloi AI-Cu-Mg ialah 2A01, 2A02, 2A06, 2A10, 2A11, 2A12, dll. Unsur tambahan utama ialah Cu, Mg dan Mn.
Kesannya terhadap aloi adalah seperti berikut.
a. Kesan kandungan Cu dan Mg ke atas sifat mekanikal aloi. Apabila kandungan Mg ialah 1%~2%, apabila kandungan Cu meningkat daripada 1.0% kepada 4%, kekuatan tegangan aloi dalam keadaan dipadamkan meningkat daripada 20{{14 }}MPa hingga 380MPa; kekuatan tegangan aloi dalam keadaan penuaan semula jadi yang dipadamkan meningkat daripada 300MPa kepada 480MPa. Apabila kandungan Cu berada dalam julat 1%~4%, apabila kandungan Mg meningkat daripada 0.5% kepada 2.0%, kekuatan tegangan aloi meningkat; apabila kandungan Mg terus meningkat, kekuatan aloi berkurangan.
Kekuatan tegangan aloi yang mengandungi 4.0% Cu dan 2.0% Mg ialah yang tertinggi; aloi yang mengandungi 3%~4% Cu dan 0.5%~1.3% Mg mempunyai pelindapkejutan terbesar dan kesan penuaan semula jadi. Ujian menunjukkan bahawa kekuatan tegangan aloi ternari AI-Cu-Mg yang mengandungi 4%~6% Cu dan 1%~2% Mg boleh mencapai 490~510MPa dalam keadaan pelindapkejutan dan penuaan semula jadi.
b. Pengaruh kandungan Cu dan Mg terhadap rintangan haba aloi. Daripada nilai ujian kekuatan daya tahan aloi AI-Cu-Mg yang mengandungi 0.6%Mn pada 200 darjah dan tegasan 160MPa, ia boleh dilihat bahawa aloi yang mengandungi Cu 3.5%~6% dan Mg1.2%~2.0% mempunyai kekuatan daya tahan yang paling tinggi. Pada masa ini, aloi terletak pada atau berhampiran bahagian pseudo-binari AI-S (AlCuMg). Aloi yang jauh dari bahagian pseudo-binary, iaitu, apabila kandungan Mg kurang daripada 1.2% dan kekuatan maksimum lebih besar daripada 2.0%, kekuatan daya tahannya berkurangan. Jika kandungan Mg dinaikkan kepada 3.0% atau lebih, kekuatan ketahanan aloi akan berkurangan dengan cepat.
Peraturan yang sama diperolehi dalam ujian pada tekanan 250 darjah dan 100MPa. Kesusasteraan menunjukkan bahawa aloi dengan kekuatan daya tahan tertinggi pada 300 darjah terletak di kawasan fasa +S di sebelah kanan bahagian binari AI-S dengan kandungan Mg yang lebih tinggi.
c. Kesan kandungan Cu dan Mg ke atas rintangan kakisan aloi. Aloi binari Al-Cu dengan kandungan Cu 3%~5% mempunyai rintangan kakisan yang sangat rendah dalam keadaan pelindapkejutan dan penuaan semula jadi. Menambah 0.5%Mg boleh mengurangkan potensi larutan pepejal dan meningkatkan sebahagian rintangan kakisan aloi. Apabila kandungan Mg lebih besar daripada 1.0%, kakisan tempatan aloi meningkat, dan pemanjangan selepas kakisan berkurangan dengan mendadak. Untuk aloi dengan kandungan Cu lebih daripada 4.0% dan kandungan Mg lebih daripada 1.0%, Mg mengurangkan keterlarutan Cu dalam Al. Dalam keadaan dipadamkan, aloi mempunyai fasa CuAl₂ dan S yang tidak larut, dan kehadiran fasa ini mempercepatkan kakisan. Aloi dengan kandungan Cu 3%~5% dan kandungan Mg 1%~4% terletak di kawasan fasa yang sama, dan rintangan kakisannya adalah serupa dalam keadaan pelindapkejutan dan penuaan semula jadi. Aloi di rantau fasa aS mempunyai rintangan kakisan yang lebih lemah daripada di rantau a-CuAl₂-S. Hakisan antara butiran adalah kecenderungan kakisan utama aloi Al-Cu-Mg.
Mn: Mn ditambah kepada aloi Al-Cu-Mg terutamanya untuk menghapuskan kesan berbahaya Fe dan meningkatkan rintangan kakisan. Mn boleh meningkatkan sedikit kekuatan suhu bilik aloi, tetapi mengurangkan keplastikan. Mn juga boleh melambatkan dan melemahkan proses penuaan tiruan aloi Al-Cu Mg dan meningkatkan rintangan haba aloi. Mn juga merupakan salah satu faktor utama yang menjadikan aloi Al-Cu-Mg mempunyai kesan penyemperitan. Penambahan Mn biasanya kurang daripada 1.0%. Jika kandungannya terlalu tinggi, sebatian rapuh kasar (FeMn)Al6 boleh terbentuk, mengurangkan keplastikan aloi.
d. Sebilangan kecil unsur surih yang ditambah kepada aloi Al-Cu-Mg termasuk Ti dan Zr, dan kekotoran terutamanya Fe, Si dan Zn, dsb., dan kesannya adalah seperti berikut.
Ti: Menambah Ti pada aloi boleh menapis butiran tuang dan mengurangkan kecenderungan untuk membentuk keretakan semasa tuangan.
Zr: Sebilangan kecil Zr mempunyai kesan yang serupa dengan Ti, menapis butiran tuang, mengurangkan kecenderungan retak dalam tuangan dan kimpalan, dan meningkatkan keplastikan jongkong dan sambungan yang dikimpal. Menambah Zr tidak menjejaskan kekuatan produk cacat sejuk yang mengandungi aloi Mn
Ia sedikit meningkatkan kekuatan aloi bebas Mn. Si: Untuk aloi Al-Cu-Mg dengan kandungan Mg kurang daripada 1.0%, kandungan Si melebihi 0.5% boleh meningkatkan kelajuan dan kekuatan penuaan buatan tanpa menjejaskan keupayaan penuaan semula jadi. Kerana Si dan Mg membentuk fasa Mg2Si, ia memberi manfaat kepada kesan penuaan buatan. Walau bagaimanapun, apabila kandungan Mg dinaikkan kepada 1.5%, selepas pelindapkejutan penuaan semulajadi atau rawatan penuaan buatan, kekuatan dan rintangan haba aloi berkurangan dengan peningkatan kandungan Si. Oleh itu, kandungan Si perlu dikurangkan sebanyak mungkin. Selain itu, peningkatan dalam kandungan Si akan meningkatkan kecenderungan aloi seperti 2A12 dan 2A06 untuk membentuk keretakan semasa tuangan dan mengurangkan keplastikan semasa memukau. Oleh itu, kandungan Si dalam aloi biasanya terhad kepada kurang daripada 0.5%. Bagi aloi yang memerlukan keplastikan yang tinggi, kandungan Si hendaklah lebih rendah.
Fe: Fe dan Al membentuk sebatian FeAl3 dan larut dalam sebatian yang dibentuk oleh unsur seperti Cu, Mn, dan Si. Sebatian kasar yang tidak larut dalam larutan pepejal ini mengurangkan keplastikan aloi, dan aloi terdedah kepada retak semasa ubah bentuk. Dan kesan pengukuhan berkurangan dengan ketara. Sebilangan kecil Fe (kurang daripada 0.25%) mempunyai sedikit kesan ke atas sifat mekanikal aloi, meningkatkan kecenderungan pembentukan retak semasa tuangan dan kimpalan, tetapi mengurangkan kadar penuaan semula jadi. Untuk mendapatkan bahan yang sangat plastik, kandungan Fe dan Si dalam aloi hendaklah serendah mungkin.
Zn: Sebilangan kecil Zn ({{0}}.1%~0.5%) mempunyai sedikit kesan ke atas sifat mekanikal suhu bilik aloi Al-Cu-Mg, tetapi mengurangkan rintangan haba aloi. Kandungan Zn dalam aloi hendaklah dihadkan kepada kurang daripada 0.3%.
② Aloi Al-Cu-Mg-Fe-Ni Gred aloi utama siri aloi ini ialah 2A70, 2A80, 2A90, dsb.Peranan setiap elemen aloi adalah seperti berikut.
Cu dan Mg: Pengaruh kandungan Cu dan Mg terhadap kekuatan suhu bilik dan rintangan haba aloi di atas adalah serupa dengan aloi AI-Cu-Mg. Oleh kerana kandungan Cu dan Mg dalam siri aloi ini adalah lebih rendah daripada aloi AI-Cu-Mg, aloi itu terletak di rantau dua fasa a+ S (AlCuMg), jadi aloi mempunyai kekuatan suhu bilik yang lebih tinggi dan haba yang baik. rintangan; di samping itu, apabila kandungan Cu rendah, larutan pepejal berkepekatan rendah mempunyai kecenderungan kecil untuk terurai, yang bermanfaat kepada rintangan haba aloi.
Ni: Ni dan Cu dalam aloi boleh membentuk sebatian ternari tidak larut. Apabila kandungan Ni rendah, (AICuNi) terbentuk, dan apabila kandungan Ni tinggi, Al3(CuNi)2 terbentuk. Oleh itu, kehadiran Ni boleh mengurangkan kepekatan Cu dalam larutan pepejal. Keputusan pengukuran pemalar kekisi dalam keadaan dipadamkan juga membuktikan penyusutan atom terlarut Cu dalam larutan pepejal aloi. Apabila kandungan Fe sangat rendah, peningkatan kandungan Ni boleh mengurangkan kekerasan aloi dan mengurangkan kesan pengukuhan aloi.
Fe: Seperti Ni, Fe juga boleh mengurangkan kepekatan Cu dalam larutan pepejal. Apabila kandungan nikel sangat rendah, kekerasan aloi berkurangan dengan ketara pada permulaan dengan peningkatan kandungan Fe, tetapi apabila kandungan Fe mencapai nilai tertentu, ia mula meningkat semula.
Ni dan Fe: Apabila Fe dan Ni ditambah kepada aloi AICu2.2Mg1.65 pada masa yang sama, ciri-ciri perubahan kekerasan di bawah pelindapkejutan penuaan semula jadi, pelindapkejutan penuaan buatan, pelindapkejutan dan penyepuhlindapan adalah serupa, dan nilai maksimum muncul pada kedudukan di mana kandungan Ni dan Fe adalah serupa, dan pemalar kekisi dalam keadaan pelindapkejutan muncul nilai minimum pada ketika ini.
Apabila kandungan Fe dalam aloi lebih besar daripada kandungan Ni, fasa Al7Cu2Fe akan muncul. Sebaliknya, apabila kandungan Ni dalam aloi lebih besar daripada kandungan Fe, fasa AlCuNi akan muncul. Kemunculan fasa terner yang mengandungi Cu di atas mengurangkan kandungan Cu dalam larutan pepejal. Hanya apabila kandungan Fe dan Ni adalah sama, semua fasa AlgFeNi dijana. Dalam kes ini, oleh kerana tiada lebihan Fe atau Ni untuk membentuk fasa yang mengandungi Cu tidak larut, Cu dalam aloi bukan sahaja membentuk fasa S (Al2CuMg), tetapi juga meningkatkan kepekatan Cu dalam larutan pepejal, iaitu bermanfaat untuk meningkatkan kekuatan aloi dan rintangan habanya.
Kandungan Fe dan Ni boleh menjejaskan rintangan haba aloi. Fasa AlgFeNi ialah sebatian keras dan rapuh dengan keterlarutan yang sangat sedikit dalam Al. Selepas penempaan dan rawatan haba, apabila ia tersebar dan diedarkan dalam struktur, ia boleh meningkatkan rintangan haba aloi dengan ketara. Sebagai contoh, aloi AICu2.2Mg1.65 mengandungi 1.0% Ni dan aloi dengan 0.7%~0.9% Fe mempunyai nilai kekuatan kekal tertinggi.
Si: Menambah 0.5% hingga 1.2% aloi Si kepada 2A80 meningkatkan kekuatan suhu bilik aloi, tetapi mengurangkan rintangan haba aloi.
Menambahkan {{0}}.02%~0.1% Ti kepada aloi Ti:2A70 menapis butiran as-cast dan meningkatkan prestasi proses penempaan, yang bermanfaat kepada rintangan haba, tetapi mempunyai sedikit kesan pada prestasi suhu bilik.
③ Aloi Al-Cu-Mn. Gred aloi utama siri aloi ini ialah 2A16, 2A17, dsb.
Fungsi unsur pengaloian utama adalah seperti berikut.
Cu: Pada suhu bilik dan suhu tinggi, apabila kandungan Cu meningkat, kekuatan aloi meningkat. Apabila kandungan Cu mencapai 5.0%, kekuatan aloi menghampiri nilai maksimum. Di samping itu, Cu boleh meningkatkan prestasi kimpalan aloi.
Mn: Mn ialah elemen utama untuk menambah baik aloi tahan haba. Ia meningkatkan tenaga pengaktifan atom dalam larutan pepejal, mengurangkan pekali resapan atom terlarut dan kadar penguraian larutan pepejal. Apabila larutan pepejal terurai, proses pembentukan dan pertumbuhan fasa termendak T (Al2oCu2Mn3) juga sangat perlahan, jadi aloi juga sangat stabil apabila dipanaskan untuk masa yang lama pada suhu tinggi tertentu. Menambah Mn yang sesuai (0.6%~0.8%) boleh meningkatkan kekuatan suhu bilik dan kekuatan daya tahan aloi dalam keadaan pelindapkejutan dan penuaan semula jadi. Walau bagaimanapun, jika kandungan Mn terlalu tinggi, fasa T meningkat, antara muka meningkat, kesan resapan dipercepatkan, dan rintangan haba aloi dikurangkan. Selain itu, Mn juga boleh mengurangkan kecenderungan retak semasa mengimpal aloi.
Unsur surih yang ditambah kepada aloi Al-Cu-Mn ialah Mg, Ti dan Zr, manakala unsur kekotoran utama ialah Fe, Si, Zn, dsb., dan kesannya adalah seperti berikut.
Mg: Apabila kandungan Cu dan Mn dalam aloi 2A16 kekal tidak berubah, 0.25%~0.45% Mg ditambah untuk membentuk aloi 2A17. Mg boleh meningkatkan kekuatan suhu bilik aloi dan meningkatkan rintangan haba di bawah 150~225 darjah . Walau bagaimanapun, apabila suhu meningkat lebih jauh, kekuatan aloi berkurangan dengan ketara. Walau bagaimanapun, penambahan Mg boleh merosot prestasi kimpalan aloi, jadi dalam aloi 2A16 yang digunakan untuk kebolehkimpalan tahan haba, kandungan Mg kekotoran tidak boleh melebihi 0.05%. Ti: Ti boleh menapis butiran tuang, meningkatkan suhu penghabluran semula aloi, mengurangkan kecenderungan penguraian larutan pepejal supertepu, dan menstabilkan struktur aloi pada suhu tinggi. Walau bagaimanapun, apabila kandungan Ti lebih besar daripada {{20}}.3%, sebatian TiAls berbentuk jarum kasar terhasil, yang mengurangkan rintangan haba aloi. Kandungan Ti bagi aloi dinyatakan sebagai 0.1%~0.2%. Zr: Apabila 0.1%~0.25% Zr ditambah kepada aloi 2219, bijirin boleh ditapis, dan suhu penghabluran semula dan kestabilan larutan pepejal aloi boleh ditingkatkan, dengan itu meningkatkan rintangan haba aloi, dan meningkatkan kebolehkimpalan aloi dan keplastikan kimpalan. Walau bagaimanapun, apabila kandungan Zr tinggi, lebih banyak sebatian rapuh ZrAl3 boleh dihasilkan.
Fe: Apabila kandungan Fe dalam aloi melebihi {{0}}.45%, fasa tidak larut AlCu2Fe terbentuk, yang boleh mengurangkan sifat mekanikal aloi dalam keadaan pelindapkejutan dan penuaan serta kekuatan daya tahan pada 300 darjah. Oleh itu, kandungan Fe harus dihadkan kepada kurang daripada 0.3%.
Si: Sebilangan kecil Si ({{0}}.4%) tidak mempunyai kesan yang jelas pada sifat mekanikal suhu bilik, tetapi mengurangkan kekuatan daya tahan pada 300 darjah . Apabila kandungan Si melebihi 0.4%, sifat mekanikal suhu bilik aloi akan berkurangan. Oleh itu, kandungan Si dihadkan kepada kurang daripada 0.3%.
Zn: Sebilangan kecil Zn ({{0}}.3%) tidak mempunyai kesan ke atas sifat suhu bilik aloi, tetapi ia boleh mempercepatkan kadar resapan Cu dalam Al dan mengurangkan kekuatan daya tahan aloi pada 300 darjah, jadi ia terhad kepada kurang daripada 0.1%.
Apakah jenis dan kegunaan aloi aluminium siri 2xxx?
Aloi 2011
Jenis: tiub lukisan wayar, bar kerja sejuk, wayar kerja sejuk
Aplikasi: skru dan produk mesin yang memerlukan prestasi pemotongan yang baik
Aloi 2014
Jenis: plat, plat tebal, tiub yang dilukis, tiub tersemperit, palang, profil, wayar, bar kerja sejuk, wayar kerja sejuk, penempaan
Aplikasi: digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kekuatan dan kekerasan tinggi (termasuk suhu tinggi). Penempaan berat, plat tebal dan bahan tersemperit digunakan untuk bahagian struktur pesawat, tangki bahan api peringkat pertama roket berbilang peringkat dan bahagian kapal angkasa, roda, rangka trak dan bahagian sistem penggantungan
Aloi 2017
Jenis: plat, profil tersemperit, bar kerja sejuk, wayar kerja sejuk, wayar rivet, penempaan
Aplikasi: Ia adalah aloi siri 2XXX pertama yang digunakan secara industri. Julat aplikasi semasanya agak sempit, terutamanya rivet, bahagian jentera am, pesawat, kapal, pengangkutan, bahagian struktur bangunan, bahagian struktur kenderaan pengangkutan, kipas dan aksesori
Aloi 2024
Varieti: Plat, plat tebal, tiub terlukis, tiub tersemperit, profil, bar, wayar, bar kerja sejuk, wayar kerja sejuk, wayar rivet
Aplikasi: Struktur pesawat (kulit, bingkai, rusuk, sekat, dll.), rivet, komponen peluru berpandu, roda trak, komponen kipas dan pelbagai bahagian struktur lain
Aloi 2036
Varieti: Cadar badan automotif
Aplikasi: Bahagian logam kepingan badan automotif
Aloi 2048
Varieti: Pinggan
Aplikasi: Bahagian struktur aeroangkasa dan bahagian struktur senjata
Aloi 2117
Varieti: Bar dan wayar kerja sejuk, wayar rivet
Aplikasi: Digunakan sebagai rivet untuk bahagian struktur dengan suhu kerja tidak melebihi 100 darjah
Aloi 2124
Varieti: Pinggan tebal
Aplikasi: Bahagian struktur aeroangkasa
Aloi 2218
Varieti: Penempaan, kerajang
Aplikasi: Enjin pesawat dan omboh enjin diesel, kepala silinder enjin pesawat, pendesak enjin jet dan gelang pemampat
Aloi 2219
Varieti: Plat, plat tebal, kerajang, tiub tersemperit, profil, bar, wayar, bar kerja sejuk, penempaan
Aplikasi: Tangki pengoksida kimpalan roket angkasa dan tangki bahan api, kulit pesawat supersonik dan bahagian struktur, suhu operasi -270~300 darjah . Kebolehkimpalan yang baik, keliatan patah yang tinggi, rintangan yang tinggi terhadap retakan kakisan tegasan dalam keadaan T8
Aloi 2319
Pelbagai: Kawat
Permohonan: Rod kimpalan dan pateri pengisi untuk mengimpal aloi 2219
Aloi 2618
Kepelbagaian: Plat tebal, bar tersemperit, penempaan dan penempaan
Aplikasi: Silinder enjin dan bahagian lain, serta bahagian tahan haba yang memerlukan kerja pada 150~250 darjah . Plat tebal digunakan sebagai kulit pesawat, palang, penempaan die dan penempaan bebas digunakan untuk membuat omboh, penerbangan
Aloi 2A01
Kepelbagaian: Bar dan wayar kerja sejuk, wayar rivet
Permohonan: Digunakan sebagai rivet untuk bahagian struktur dengan suhu kerja tidak melebihi 100 darjah
Aloi 2A02
Pelbagai: Bar, penempaan
Permohonan: Bilah pemampat paksi, pendesak dan cakera enjin turbojet dengan suhu kerja 200~300 darjah
Aloi 2A04
Pelbagai: Wayar rivet
Permohonan: Digunakan untuk membuat rivet untuk bahagian struktur dengan suhu kerja 120 ~ 250 darjah
Aloi 2A06
Kepelbagaian: Plat, profil tersemperit, dawai rivet
Permohonan: Bahagian struktur pesawat dengan suhu kerja 150 ~ 250 darjah dan rivet struktur pesawat dengan suhu kerja 125 ~ 250 darjah
Aloi 2A10
Pelbagai: Kawat keling
Aplikasi: Kekuatan yang lebih tinggi daripada aloi 2A01, digunakan untuk mengeluarkan rivet struktur pesawat dengan suhu kerja Kurang daripada atau sama dengan 100 darjah
Aloi 2A50
Pelbagai: Penempaan, bar, plat
Aplikasi: Bahagian kekuatan sederhana dengan bentuk kompleks
Aloi 2B50
Pelbagai: Penempaan
Permohonan: Roda pemampat enjin pesawat, roda panduan, kipas, pendesak, dll.
Aloi 2A90
Kepelbagaian: Bar tersemperit, penempaan dan penempaan
Permohonan: Bahagian enjin pesawat dan bahagian lain dengan suhu kerja yang tinggi, penempaan aloi secara beransur-ansur digantikan dengan 2A70