(1) Ciri-ciri aloi aluminium siri 7xxx
Aloi aluminium siri 7XXx ialah aloi aluminium dengan Zn sebagai unsur pengaloian utama dan merupakan aloi aluminium yang boleh dirawat haba. Apabila Mg ditambah kepada aloi, ia menjadi aloi Al-Zn-Mg. Aloi mempunyai sifat ubah bentuk haba yang baik dan julat pelindapkejutan yang luas. Di bawah keadaan rawatan haba yang sesuai, ia boleh memperoleh kekuatan tinggi dan sifat kimpalan yang baik. Ia biasanya mempunyai rintangan kakisan yang baik dan kecenderungan tertentu untuk menekankan kakisan. Ia adalah aloi aluminium boleh dikimpal berkekuatan tinggi. Aloi Al-Zn-Mg-Cu dibangunkan berasaskan aloi Al-Zn-Mg dengan menambahkan Cu. Kekuatannya lebih tinggi daripada aloi aluminium siri 2X. Ia biasanya dipanggil aloi aluminium berkekuatan ultra tinggi. Kekuatan hasil aloi adalah hampir dengan kekuatan tegangan, nisbah kekuatan hasil adalah tinggi, dan kekuatan khusus juga tinggi, tetapi keplastikan dan kekuatan suhu tinggi adalah rendah. Ia sesuai untuk bahagian struktur galas beban yang digunakan pada suhu bilik dan di bawah 120 darjah. Aloi mudah diproses dan mempunyai rintangan kakisan yang baik dan keliatan yang tinggi. Siri aloi ini digunakan secara meluas dalam bidang penerbangan dan aeroangkasa, dan telah menjadi salah satu bahan struktur yang paling penting dalam bidang ini.
(2) Unsur aloi dan unsur kekotoran serta fungsinya
① Aloi Al-Zn-Mg Zn dan Mg ialah unsur pengaloian utama dalam aloi Al-Zn-Mg, dan kandungannya secara amnya tidak melebihi 7.5%.
Zn dan Mg: Apabila kandungan Zn dan Mg dalam aloi meningkat, kekuatan tegangan dan kesan rawatan haba secara amnya meningkat dengan sewajarnya. Kecenderungan kakisan tegasan aloi adalah berkaitan dengan jumlah kandungan Zn dan Mg. Untuk aloi dengan Mg tinggi dan Zn rendah atau Zn tinggi dan Mg rendah, selagi jumlah kandungan Zn dan Mg tidak lebih daripada 7%, aloi mempunyai rintangan kakisan tegasan yang baik. Kecenderungan retak kimpalan aloi berkurangan dengan peningkatan kandungan Mg.
Jumlah surih unsur tambahan dalam aloi Al-Zn-Mg termasuk Mn, Cr, Cu, Zr dan Ti, dan kekotoran utama termasuk Fe dan Si.
Mn dan Cr: Menambah Mn dan Cr boleh meningkatkan rintangan kakisan tegasan aloi. Kandungan Mn ialah 0.2%~
Pada {{0}}.4%, kesannya adalah ketara. Kesan penambahan Cr adalah lebih besar daripada penambahan Mn. Jika Mn dan Cr ditambah pada masa yang sama, kesan mengurangkan kecenderungan kakisan tegasan akan menjadi lebih baik. Jumlah Cr yang sesuai ditambah ialah 0.1%~0.2%.
Zr: Zr boleh meningkatkan dengan ketara kebolehkimpalan aloi A{{0}}Zn-Mg. Apabila 0.2% Zr ditambahkan pada AlZn5Mg3Cu0.35Cr0.35 aloi, retakan kimpalan berkurangan dengan ketara. Zr juga boleh meningkatkan suhu penghabluran semula akhir aloi. Dalam aloi AlZn4.5Mg1.8Mn0.6, apabila kandungan Zr lebih tinggi daripada 0.2%, suhu penghabluran semula akhir aloi adalah melebihi 500 darjah . Oleh itu, bahan masih mengekalkan kekuatannya selepas pelindapkejutan. Tisu yang cacat. Menambah 0.1% hingga 0.2% Zr kepada aloi Al-Zn-Mg yang mengandungi Mn juga boleh meningkatkan rintangan kakisan tegasan aloi, tetapi Zr mempunyai kesan yang lebih rendah daripada Cr.
Ti: Menambah Ti pada aloi boleh menapis saiz butiran aloi dalam keadaan tuang dan meningkatkan kebolehkimpalan aloi, tetapi kesannya lebih rendah daripada Zr. Jika Ti dan Zr ditambah pada masa yang sama, kesannya adalah lebih baik. Dalam AlZn5Mg3Cr0.3Cu0.3 aloi dengan kandungan Ti sebanyak 0.12%, apabila kandungan Zr melebihi 0.15%, aloi mempunyai kebaikan kebolehkimpalan dan pemanjangan, dan boleh mencapai kesan yang sama seperti apabila lebih daripada 0.2% Zr ditambah sahaja. Ti juga boleh meningkatkan suhu penghabluran semula aloi.
Cu: Menambah sejumlah kecil Cu kepada aloi Al-Zn-Mg boleh meningkatkan rintangan kakisan tegasan dan kekuatan tegangan. Walau bagaimanapun, kebolehkimpalan aloi berkurangan.
Fe: Fe boleh mengurangkan rintangan kakisan aloi dan sifat mekanikal, terutamanya untuk aloi dengan kandungan Mn yang tinggi. Oleh itu, kandungan Fe hendaklah serendah mungkin dan kandungannya hendaklah dihadkan kepada kurang daripada 0.3%.
Si: Si boleh mengurangkan kekuatan aloi, mengurangkan sedikit prestasi lenturan, dan meningkatkan kecenderungan retak kimpalan. Kandungan Si dalam aloi hendaklah dihadkan kepada kurang daripada 0.3%.
② Aloi Al-Zn-Mg-Cu Aloi Al-Zn-Mg-Cu ialah aloi yang boleh dirawat haba. Unsur pengukuhan utama ialah Zn dan Mg. Cu juga mempunyai kesan pengukuhan tertentu, tetapi fungsi utamanya adalah untuk meningkatkan rintangan kakisan bahan.
Zn dan Mg: Zn dan Mg adalah unsur pengukuhan utama. Apabila mereka wujud bersama, mereka akan membentuk fasa η (MgZn2) dan T (Al2Mg2Zn3). Fasa η dan fasa T mempunyai keterlarutan yang besar dalam AI dan berubah secara mendadak dengan kenaikan dan penurunan suhu. Keterlarutan MgZn₂ pada suhu eutektik ialah 28%, yang dikurangkan kepada 4%~5% pada suhu bilik. Ia mempunyai kesan pengukuhan penuaan yang kuat. Peningkatan kandungan Zn dan Mg boleh meningkatkan kekuatan dan kekerasan, tetapi ia akan mengurangkan keplastikan, rintangan kakisan tegasan dan keliatan patah.
Cu: Apabila Zn/Mg lebih besar daripada 2.2 dan kandungan Cu lebih besar daripada Mg, Cu dan unsur-unsur lain boleh menghasilkan fasa S (CuMgAlz) yang diperkuat untuk meningkatkan kekuatan aloi, tetapi dalam kes yang bertentangan, kemungkinan kewujudan fasa S adalah sangat kecil. Cu boleh mengurangkan perbezaan potensi antara sempadan butiran dan intragranular, dan juga boleh mengubah struktur fasa mendakan dan memperhalusi fasa mendakan sempadan butiran, tetapi ia mempunyai sedikit kesan ke atas lebar zon bukan pemendakan sempadan butiran. Ia boleh menghalang kecenderungan keretakan antara butiran, dengan itu meningkatkan rintangan kakisan tegasan aloi. Walau bagaimanapun, apabila kandungan Cu lebih daripada 3%, rintangan kakisan aloi semakin merosot. Cu boleh meningkatkan supersaturasi aloi, mempercepatkan proses penuaan tiruan aloi antara 100 dan 200 darjah C, mengembangkan julat suhu stabil zon GP, dan meningkatkan kekuatan tegangan, keplastikan dan kekuatan keletihan. Dalam julat di mana kandungan Cu tidak terlalu tinggi, rintangan keletihan terikan kitaran dan keliatan patah meningkat dengan peningkatan kandungan Cu, dan kadar pertumbuhan retak dikurangkan dalam medium menghakis, tetapi penambahan Cu mempunyai kecenderungan. untuk menghasilkan kakisan antara butiran dan kakisan pitting. Kesan Cu pada keliatan patah adalah berkaitan dengan nisbah Zn/Mg. Apabila nisbahnya kecil, semakin tinggi kandungan Cu, semakin teruk keliatannya; apabila nisbahnya besar, walaupun kandungan Cu tinggi, keliatannya masih sangat baik.
Terdapat juga sejumlah kecil unsur surih seperti Mn, Cr, Zr, V, Ti, B dalam aloi. Fe dan Si adalah kekotoran berbahaya dalam aloi, dan interaksinya adalah seperti berikut.
Mn, Cr: Menambah sedikit unsur peralihan seperti Mn dan Cr mempunyai kesan yang ketara ke atas struktur dan sifat aloi. Unsur-unsur ini boleh menghasilkan zarah tersebar semasa penyepuhlindapan penghomogenan jongkong, menghalang penghijrahan kehelan dan sempadan bijian, dengan itu meningkatkan suhu penghabluran semula, berkesan menghalang pertumbuhan bijirin, menapis bijirin, dan memastikan struktur kekal tidak penghabluran atau sebahagiannya dihablurkan semula selepas kerja panas dan rawatan haba, supaya kekuatan bertambah baik sambil mempunyai rintangan kakisan tekanan yang lebih baik. Dari segi meningkatkan rintangan kakisan tegasan, menambah Cr adalah lebih baik daripada menambah Mn.
Zr: Baru-baru ini, terdapat trend untuk menggantikan Cr dan Mn dengan Zr. Zr boleh meningkatkan suhu penghabluran semula aloi. Sama ada ubah bentuk panas atau ubah bentuk sejuk, struktur bukan penghabluran semula boleh diperolehi selepas rawatan haba. Zr juga boleh meningkatkan kebolehkerasan aloi, kebolehkimpalan, keliatan patah, rintangan kakisan tegasan, dll. Zr ialah unsur tambahan surih yang sangat menjanjikan dalam aloi Al-Zn-Mg-Cu.
Ti dan B: Ti dan B boleh menapis butiran aloi dalam keadaan tuang dan meningkatkan suhu penghabluran semula aloi.
Fe dan Si: Fe dan Si ialah kekotoran berbahaya yang tidak dapat dielakkan dalam aloi aluminium 7XxX, yang kebanyakannya datang daripada bahan mentah, serta alatan dan peralatan yang digunakan dalam peleburan dan tuangan. Kekotoran ini wujud terutamanya dalam bentuk FeAl yang keras dan rapuh: dan Si bebas. Kotoran ini juga boleh membentuk sebatian kasar seperti (FeMn)Als, (FeMn)Si2Als, Al(FeMnCr) dengan Mn dan Cr. FeAl3 mempunyai kesan penapisan bijirin, tetapi mempunyai kesan yang lebih besar terhadap rintangan kakisan. Apabila kandungan fasa tidak larut meningkat, pecahan volum fasa tidak larut juga meningkat. Fasa kedua yang tidak larut ini akan pecah dan memanjang semasa ubah bentuk, menghasilkan struktur berjalur, dan zarah disusun dalam garis lurus sepanjang arah ubah bentuk. Oleh kerana zarah kekotoran diedarkan di dalam butiran atau pada sempadan butiran, semasa ubah bentuk plastik, liang berlaku pada beberapa sempadan zarah-matriks, mengakibatkan retakan mikro, yang menjadi asal retakan makro. Di samping itu, ia mempunyai pengaruh yang besar terhadap kadar pertumbuhan retakan keletihan. Ia mempunyai kesan tertentu untuk mengurangkan keplastikan tempatan semasa pemusnahan. Peningkatan bilangan kekotoran memendekkan jarak antara zarah, dengan itu mengurangkan kecairan ubah bentuk plastik di sekitar hujung retak. Oleh kerana fasa yang mengandungi Fe dan Si sukar larut pada suhu bilik, ia memainkan peranan takik dan mudah menjadi punca retak, menyebabkan bahan pecah, yang mempunyai kesan yang sangat buruk terhadap pemanjangan, terutamanya keliatan patah aloi. Oleh itu, apabila mereka bentuk dan menghasilkan aloi baru, kandungan Fe dan Si dikawal ketat. Selain menggunakan bahan mentah logam ketulenan tinggi, beberapa langkah juga diambil semasa proses peleburan dan penuangan untuk mengelakkan kedua-dua unsur ini daripada bercampur ke dalam aloi.