Efecto de las impurezas (elementos) del aluminio sobre sus prestaciones

2 de noviembre Efecto de las impurezas (elementos) del aluminio sobre sus prestaciones

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I. Influencia de los elementos de aleación

Elemento cobre :

Cuando el elemento cobre se encuentra en la parte rica en aluminio de la aleación de aluminio y cobre a 548, la solubilidad máxima del cobre en el aluminio es de 5,65%, y la temperatura desciende hasta
A 302, la solubilidad del cobre es de 0,45%. El cobre es un importante elemento de aleación con ciertos efectos de refuerzo por solución sólida.
El CuAl₂ que se precipita durante el envejecimiento tiene un efecto de refuerzo significativo. El contenido de cobre en las aleaciones de aluminio suele ser
Cuando el contenido de cobre se sitúa entre 2,5% y 5%, y entre 4% y 6,8%, el efecto de refuerzo es óptimo. Por lo tanto, la mayoría de las aleaciones de aluminio duras contienen cobre.
La cantidad se encuentra dentro de este intervalo. Las aleaciones de aluminio y cobre pueden contener menos silicio, magnesio, manganeso, cromo, zinc, hierro y otros elementos.

Silicio:

La fase rica en aluminio del sistema de aleaciones Al-Si del silicio tiene una solubilidad máxima de 100% a la temperatura eutéctica de 577.
La solubilidad es de 1,65%. Aunque la solubilidad disminuye a medida que baja la temperatura, estas aleaciones no suelen poder someterse a tratamiento térmico.
Reforzadas. Las aleaciones de aluminio y silicio presentan excelentes propiedades de fundición y resistencia a la corrosión. Si se añaden magnesio y silicio al aluminio al mismo tiempo
Formación de una aleación de Al-Mg-Si con una fase de refuerzo de MgSi. La relación en masa entre el magnesio y el silicio es de 1,73:1. Diseño de Al-MgSi
En lo que respecta a la composición de la aleación, el contenido de magnesio y silicio se determina en función de esta proporción en la matriz. Algunas aleaciones de Al-Mg-Si,
Para mejorar la resistencia, añada una cantidad adecuada de cobre y una cantidad adecuada de cromo para contrarrestar el efecto negativo del cobre sobre la resistencia a la corrosión.
Influencia. La solubilidad máxima del Mg₂Si en el aluminio en la zona rica en aluminio del diagrama de fases de equilibrio del sistema de aleaciones Al-Mg₂Si
1.85% y la reducción de la velocidad es mínima al descender la temperatura. En las aleaciones de aluminio deformadas, la adición exclusiva de silicio al aluminio se limita a
En los materiales de soldadura, el silicio añadido al aluminio también tiene cierto efecto de refuerzo.

Magnesio:

Aunque la curva de solubilidad de la parte rica en aluminio del diagrama de fases de equilibrio del sistema de aleaciones de magnesio y aluminio indica que el magnesio es
La solubilidad disminuye considerablemente a medida que baja la temperatura, pero en la mayoría de las aleaciones de aluminio forjado comerciales, la
El contenido es inferior a 6% y el contenido en silicio también es bajo. Estas aleaciones no pueden endurecerse mediante tratamiento térmico, pero son soldables.
Buena, muy buena resistencia a la corrosión y resistencia mecánica moderada. El magnesio refuerza considerablemente el aluminio; por cada 1% de magnesio que se añade,
La resistencia a la tracción aumenta en unos 34 MPa. Si se añade menos de 11 TP3T de manganeso, esto puede potenciar el efecto de refuerzo.

Por lo tanto, añadir manganeso puede reducir el contenido de magnesio y disminuir la tendencia a la formación de grietas en caliente. Además, el manganeso también puede hacer que el Mg5Al8 sea más estable.
El compuesto se precipita de manera uniforme, lo que mejora la resistencia a la corrosión y el rendimiento de la soldadura.

El diagrama de fases de equilibrio del sistema de aleaciones de Al-Mn con manganeso a una temperatura eutéctica de 658
La solubilidad máxima del manganeso en las aleaciones de hierro y manganeso es de 1,82%. La resistencia de la aleación aumenta de forma continua a medida que aumenta la solubilidad, y cuando el contenido de manganeso es de 0,8%,
La elongación alcanza su valor máximo. La aleación de Al-Mn es una aleación que no se endurece por envejecimiento, lo que significa que no puede reforzarse mediante tratamiento térmico. Manganeso
Puede impedir el proceso de recristalización de la aleación de aluminio, aumentar la temperatura de recristalización y refinar significativamente los granos recristalizados.
El refinamiento de los granos recristalizados se consigue principalmente gracias al efecto que ejercen las partículas dispersas del compuesto MnAl₆ sobre el crecimiento de dichos granos.
Otra función del MnAl₆ es disolver el hierro impuro para formar (Fe, Mn)Al₆, reduciendo así el contenido de hierro en la aleación.
Efectos nocivos. El manganeso es un elemento importante en las aleaciones de aluminio, al que se puede añadir por separado para formar aleaciones binarias de Al-Mn.
Suele añadirse junto con otros elementos de aleación, por lo que la mayoría de las aleaciones de aluminio contienen manganeso.

El zinc:

La solubilidad del zinc en el aluminio a 275 grados Celsius, en la zona rica en aluminio del diagrama de fases de equilibrio del sistema de aleaciones Al-Zn, es de 31,6%,
Sin embargo, su solubilidad desciende a 5,61 TP3T a 125 ℃. Cuando se añade zinc al aluminio por sí solo, esto tiene un efecto significativo en el comportamiento de deformación del aluminio bajo
La mejora de la resistencia de la aleación es muy limitada y existe una tendencia a la corrosión bajo tensión, lo que limita su aplicación.
Aplicación. La adición de zinc y magnesio al aluminio para formar la fase de refuerzo Mg/Zn₂ produce efectos de refuerzo significativos en la aleación.
Cuando el contenido de Mg/Zn₂ se incrementa de 0,5% a 12%, la resistencia a la tracción y el límite elástico pueden aumentar de forma significativa.
El contenido de magnesio supera la proporción de zinc y magnesio necesaria para formar la fase Mg/Zn₂ en la aleación de aluminio superdura, y dicha proporción se mantiene en
La resistencia a la corrosión bajo tensión es máxima en torno a 2,7.

Si se añade cobre a la aleación de Al-Zn-Mg para formar la aleación de Al-Zn-Mg-Cu, el efecto de refuerzo de la matriz se potenciará considerablemente.
La más extendida de todas las aleaciones de aluminio, y también un material importante en los sectores aeroespacial, de la aviación y energético.
El material.

II. La influencia de los oligoelementos

Hierro y silicio:

Hierro y silicio: el hierro se utiliza en la aleación de aluminio forjado Al-Cu-Mg-Ni-Fe, mientras que el silicio se emplea en el aluminio forjado Al-Mg-Si, así como en los electrodos a base de Al-In-Si y en las aleaciones de aluminio-silicio para fundición; en todos estos casos, el silicio se añade como elemento de aleación. En otras aleaciones de aluminio, el silicio y el hierro son
Los elementos de impureza habituales tienen un impacto significativo en las propiedades de las aleaciones. Se presentan principalmente en forma de FeCl₃ y silicio libre.
Cuando el contenido de silicio es superior al de hierro, se forma la fase β-FeSiAl₃ (o Fe₂Si₂Al₉), mientras que cuando el contenido de hierro es superior al de silicio, se forma la fase α-Fe₂SiAl₈ (o
Fe₃Si₂Al₁₂). Cuando la proporción entre hierro y silicio no es la adecuada, pueden producirse grietas en la pieza fundida, y el hierro presente en el aluminio fundido
Cuando el contenido es demasiado elevado, provoca fragilidad en la pieza fundida.

Titanio y boro:

El titanio es un elemento aditivo de uso habitual en las aleaciones de aluminio, que se añade en forma de aleaciones maestras de Al-Ti o Al-Ti-B.
El titanio y el aluminio forman la fase TiAl₂, que se convierte en un núcleo no espontáneo durante la cristalización y contribuye a refinar la microestructura de las piezas fundidas y las soldaduras.
Cuando la aleación de Al-Ti sufre la reacción de aleación, el contenido crítico de titanio es de aproximadamente 0,15%. Si hay boro presente, la reacción de aleación se ralentiza.
La velocidad es de tan solo 0,011 TP3T.

cromo:

Cromo. El cromo es un elemento aditivo habitual en las aleaciones de Al-Mg-Si, Al-Mg-Zn y Al-Mg. 600 ℃
A temperatura ambiente, la solubilidad del cromo en el aluminio es de 0,8%, y es insoluble a temperatura ambiente.

El cromo forma compuestos intermetálicos como (CrFe)Al₇ y (CrMn)Al₁₂ en el aluminio, lo que dificulta la nucleación de la recristalización.
Durante el proceso de crecimiento, ejerce un cierto efecto de refuerzo sobre la aleación y, además, puede mejorar la tenacidad de la misma y reducir la corrosión por tensión.
Sensibilidad. Sin embargo, la incorporación de sensibilidad al enfriamiento rápido en la instalación hará que la película de óxido anódico adquiera un tono amarillento.

Por lo tanto, resulta especialmente importante filtrar y eliminar las impurezas de las aleaciones de aluminio-(filtro de espuma cerámica, unidad de desgasificación).