Ванадий образует в алюминиевом сплаве тугоплавкое соединение ВАл11, которое играет роль в измельчении зерен в процессе плавки и литья, но эффект меньше, чем у титана и циркония. Ванадий также способствует улучшению структуры рекристаллизации и повышению температуры рекристаллизации.
Растворимость кальция в алюминиевом сплаве в твердом состоянии чрезвычайно низка, и он образует соединение CaAl4 с алюминием. Кальций также является сверхпластичным элементом алюминиевого сплава. Сверхпластичностью обладает алюминиевый сплав с содержанием около 5% кальция и 5% марганца. Кальций и кремний образуют CaSi, нерастворимый в алюминии. Поскольку количество твердого раствора кремния уменьшается, проводимость промышленного чистого алюминия можно немного улучшить. Кальций может улучшить режущие характеристики алюминиевого сплава. CaSi2 не может усилить термообработку алюминиевого сплава. Следы кальция полезны для удаления водорода из расплавленного алюминия.
Элементы свинец, олово и висмут — легкоплавкие металлы. Они плохо растворяются в алюминии в твердом состоянии, что несколько снижает прочность сплава, но может улучшить характеристики резания. Висмут при затвердевании расширяется, что полезно для питания. Добавление висмута в сплавы с высоким содержанием магния может предотвратить «натриевую хрупкость».
Сурьма в основном используется в качестве модификатора в литых алюминиевых сплавах и редко используется в деформируемых алюминиевых сплавах. Заменяйте висмут только в деформируемых алюминиевых сплавах Al-Mg, чтобы предотвратить натриевое охрупчивание. Когда элемент сурьмы добавляется в некоторые сплавы Al-Zn-Mg-Cu, можно улучшить характеристики горячего и холодного прессования.
Бериллий может улучшить структуру оксидной пленки в деформируемом алюминиевом сплаве и уменьшить потери при обжиге и включениях при литье. Бериллий – токсичный элемент, способный вызвать аллергическое отравление. Поэтому алюминиевые сплавы, контактирующие с пищевыми продуктами и напитками, не могут содержать бериллий. Содержание бериллия в сварочных материалах обычно контролируется на уровне ниже 8 мкг/мл. Алюминиевый сплав, используемый в качестве основы для сварки, также должен контролировать содержание бериллия.
Натрий практически нерастворим в алюминии, максимальная растворимость в твердом состоянии менее 0,0025%, температура плавления натрия низкая (97,8°С). Если натрий присутствует в сплаве, он адсорбируется на поверхности дендритов или границ зерен во время затвердевания. При термической обработке натрий на границе зерна образует адсорбционный слой жидкости, а при хрупком растрескивании образуется соединение NaAlSi, свободного натрия нет и не возникает «натриевая хрупкость». Когда содержание магния превышает 2%, магний поглощает кремний и осаждает свободный натрий, что приводит к «натриевому охрупчиванию». Поэтому для алюминиевых сплавов с высоким содержанием магния не допускается использование флюсов на основе натриевых солей. Методом предотвращения «натриевого охрупчивания» является метод хлорирования, при котором натрий образует NaCl и выводит его в шлак, а также добавляется висмут, чтобы он образовал Na2Bi и попал в металлическую матрицу; ту же роль может сыграть добавление сурьмы для образования Na3Sb или добавление редкоземельных элементов.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminium
Время публикации: 11 ноября 2023 г.
