알루미늄 합금의 성능에 영향을 미치는 8가지 주요 원소는 바나듐, 칼슘, 납, 주석, 비스무트, 안티몬, 베릴륨 및 나트륨입니다. 완성된 알루미늄 코일의 용도에 따라 가공 중에 다양한 요소가 추가됩니다. 이러한 불순물 원소는 다양한 융점과 다양한 구조로 인해 알루미늄과 다양한 화합물을 형성하므로 알루미늄 합금의 성능에 다양한 영향을 미칩니다.
1. 금속 원소: 구리의 영향
구리는 중요한 합금 원소이며 고용체 강화를 제공합니다. 또한, 노화 과정에서 석출되는 CuAl2는 상당한 노화 강화 효과를 갖는다. 알루미늄 판의 구리 함량은 일반적으로 2.5%~5%입니다. 구리 함량이 4%에서 6.8% 사이일 때 강화 효과가 최적입니다. 이것이 바로 대부분의 경질 알루미늄 합금의 구리 함량이 이 범위 내에 있는 이유입니다.
2. 금속 원소: 실리콘의 영향
Al{0}}Mg2Si 합금 시스템의 경우, 합금 상태 다이어그램에 따르면 알루미늄에서 Mg2Si의 최대 용해도는 1.85%이고 온도 감소에 따라 천천히 감소합니다. 변형 알루미늄 합금에서는 실리콘 자체가 주로 용접 재료용 알루미늄판에 첨가되지만, 알루미늄에 실리콘을 첨가하는 것도 일정한 강화 효과를 제공합니다.
3. 금속 원소: 마그네슘의 효과
마그네슘은 알루미늄을 강화하는 데 상당한 효과가 있습니다. 마그네슘 함량이 1% 증가할 때마다 인장 강도는 약 34MPa 증가합니다. 망간을 1% 미만으로 첨가하면 강화효과를 높일 수 있다. 따라서 망간을 첨가하면 마그네슘 함량을 줄일 수 있어 열간 균열 위험도 낮아집니다. 또한 망간은 Mg5Al8 화합물이 보다 균일하게 석출되어 내식성과 용접성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
4. 금속 원소: 망간의 영향
망간은 고용체에서 최대 용해도가 1.82%입니다. 더 많은 망간이 용해될수록 합금의 강도는 계속 증가하며, 연신율은 0.8% 망간에서 최고조에 이릅니다. Al-Mn 합금은 열처리 없이 자연적으로 시효 경화됩니다-. 즉, 열처리를 통해 강화할 수 없습니다.
5. 금속 원소: 아연의 효과
Al-Zn 합금 시스템에서 알루미늄의 아연 용해도는 평형 상태도의 알루미늄-풍부 영역에서 275도에서 31.6%이지만 125도에서는 5.6%로 떨어집니다. 알루미늄에 아연만 첨가하면 변형 시 합금 강화에 대한 기여가 매우 제한적이며 응력 부식 균열을 일으키는 경향이 있어 사용이 제한됩니다.
6. 금속 원소: 철과 규소의 영향
Al-Cu-Mg-Ni-Fe 단조 알루미늄 합금의 철과 Al-Mg-Si 단조 알루미늄의 실리콘 및 Al{6}}Si 용접봉과 알루미늄-실리콘 단조 합금이 합금 원소로 추가됩니다. 다른 알루미늄 합금에서 규소와 철은 합금의 특성에 큰 영향을 미치는 일반적인 불순물입니다. 이들은 주로 FeCl3와 유리 실리콘으로 존재합니다. 규소 함량이 철보다 높으면 -FeSiAl3(또는 Fe2Si2Al9) 상이 형성되고, 철 함량이 규소보다 높으면 -Fe2SiAl8(또는 Fe3Si2Al12) 상이 형성됩니다. 철-대-실리콘 비율이 적절하지 않으면 주물에 균열이 생길 수 있으며, 주조 알루미늄에 철이 너무 많으면 주물이 부서지기 쉽습니다.
7. 금속 원소: 티타늄과 붕소의 효과
티타늄은 일반적으로 알루미늄 합금에 첨가되는 원소로, 일반적으로 Al-Ti 또는 Al-Ti-B 마스터 합금 형태로 첨가됩니다. 티타늄은 알루미늄과 함께 TiAl2 상을 형성하여 결정화 중에 비자발적 핵 생성 센터 역할을 하고 단조 및 용접 구조를 개선하는 데 도움을 줍니다. Al-Ti 합금에서 초전도 반응을 형성하는 데 중요한 티타늄 함량은 약 0.15%이지만, 붕소가 존재하면 이 함량은 0.01%까지 낮아집니다.
8. 금속 원소: 크롬과 스트론튬의 효과
크롬은 알루미늄 시트에서 (CrFe)Al7 및 (CrMn)Al12와 같은 금속간 화합물을 형성하여 재결정의 핵 생성 및 성장 과정을 방해합니다. 이는 합금을 일부 강화하고, 합금 인성을 향상시키며, 응력 부식 균열에 대한 민감도를 감소시킵니다. 그러나 담금질 감도도 증가하고 양극산화막이 노란색으로 보이게 됩니다. 알루미늄 합금의 크롬 첨가량은 일반적으로 0.35% 이하이며, 합금의 전이 원소 양이 증가함에 따라 감소합니다. 압출용 알루미늄 합금에 스트론튬 0.015%~0.03%를 첨가하면 주조 잉곳의 -AlFeSi 상이 한자-문자- 모양의 -AlFeSi 상으로 변환되어 주조 잉곳의 균질화 시간이 60%~70% 단축되고 재료의 기계적 특성과 소성 가공성 및 제품 표면 거칠기가 향상됩니다. 고-실리콘(10%~13%) 변형 알루미늄 합금의 경우 0.02%~0.07% 스트론튬을 추가하면 1차 결정을 최소화하고 기계적 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 최대 인장 강도 σb는 233MPa에서 236MPa로 증가하고 항복 강도 σ0.2는 204MPa에서 210MPa로 증가하며 연신율 δ5는 9%에서 9%로 증가합니다. 12%. 과공정 Al-Si 합금에서 스트론튬을 첨가하면 1차 실리콘 입자의 크기가 줄어들고 소성 가공성이 향상되며 원활한 열간 및 냉간 압연이 가능해집니다.
