Mitfugħa aluminju ligi huma materjali kruċjali fil-karozzi, aerospazjali, Makkinarju Industrijali, u elettronika għall-konsumatur, vvalutati għall-proprjetajiet ħfief tagħhom (densità 2.5-2.8 g/cm³), kastabbiltà eċċellenti, u prestazzjoni mekkanika tunable.
Ibbażat fuq l-elementi primarji tal-liga tagħhom, ligi tal-aluminju fondut huma kklassifikati internazzjonalment f'erba 'sistemi tal-qalba: Al-si (aluminju-silikon), Al-Cu (aluminju-ram), Al-mg (aluminju-manjeżju), u Al-Zn (aluminju-żingu).
Kull sistema turi karatteristiċi distinti mfassla għal rekwiżiti speċifiċi ta 'applikazzjoni, minn komponenti aerospazjali ta 'qawwa għolja għal partijiet tal-baħar reżistenti għall-korrużjoni.
Dan l-artikolu jipprovdi analiżi komprensiva tal-klassifikazzjoni tagħhom, Propjetajiet ewlenin, mekkaniżmi tal-liga, u applikazzjonijiet industrijali — ertjati f'ASTM B179, ISO 3116, u standards internazzjonali oħra.
1. Klassifikazzjoni: erba 'familji prinċipali ta' ligi tal-aluminju fondut
| Familja | Kompożizzjoni tipika (wt%) | Proprjetajiet ewlenin | Applikazzjonijiet tipiċi |
| Al - Iva (Aluminju-Silikon) | U ≈ 7–12%; + minuri Mg (≈0.2–0.6%), mhux obbligatorju Bil (sa ~4%) | Fluwidità eċċellenti u tinxtorob ta 'solidifikazzjoni baxxa; kastabbiltà tajba u makkinabilità; xedd tajjeb u stabbiltà termali (speċjalment iperewtektiku); li jista 'jsaħħaħ l-età jekk Mg preżenti | Blokki tal-magna, Irjus taċ-ċilindru, housings ta 'trasmissjoni, ikkastjar strutturali, komponenti die cast, pistuni (iperewtektiku għal espansjoni termika baxxa) |
| Al-cu (Aluminju – Ram) | Cu ≈ 3–10%; Si baxx (≤ ~2%); Żidiet Mg/Mn possibbli | Saħħa għolja kif mitfugħa u trattabbli bis-sħana; saħħa superjuri ta 'temperatura elevata u reżistenza għat-tkaxkir (it-tisħiħ tal-preċipitazzjoni permezz ta' Al₂Cu) | Komponenti tal-magna hot-end, siġġijiet tal-valv, kkastjar strutturali ta 'tagħbija għolja u partijiet li joperaw f'temperaturi elevati |
| Al - mg (Aluminju-manjeżju) | Mg ≈ 3–6%; Si żgħir (≈0.5–1.0%) fakultattiv biex tgħin il-castability | Reżistenza għall-korrużjoni tajba ħafna (eċċellenti fl-ilma baħar); densità baxxa u toughness tajba; mikrostrutturi ta' fażi waħda jew kważi ta' fażi waħda possibbli | Ħardwer tal-baħar, housings taħt il-baħar, partijiet strutturali ħfief fejn ir-reżistenza għall-korrużjoni u l-massa baxxa huma kritiċi |
| Al - Zn / Al - Zn - Mg (Sistemi li jġorru ż-żingu) | Zn diversi wt% b'Mg preżenti (Zn u Mg magħquda għat-twebbis tal-preċipitazzjoni) | Saħħa għolja ħafna li tista' tinkiseb wara t-trattament tas-soluzzjoni + tixjiħ (T6); saħħa speċifika tajba | Preċiżjoni, komponenti ta 'qawwa għolja u partijiet strutturali li se jiġu ttrattati b'soluzzjoni u maqbudin (użata fejn tkun meħtieġa saħħa statika massima) |
2. Il-familja dominanti fl-ikkastjar — Ligi Al–Si
Kompożizzjoni tipika & mikrostruttura
- U: tipikament 7–12% wt f'ħafna gradi tal-ikkastjar; kważi ewtektiku (~ 12.6 wt% Si) Il-kompożizzjonijiet juru l-aħjar fluwidità u l-inqas tnaqqis tal-ikkastjar.
- Żidiet oħra bi skop: Mg (≈0.3–0.6% fl-A356) għat-twebbis tal-età (Mg₂Si jippreċipita); Cu (fil-pistun jew ligi ta 'temperatura għolja) għal saħħa f'temperatura elevata;
Fi f'servizz ta 'temperatura għolja u ligi iperewtektiċi biex jikkontrollaw il-fraġilità tas-silikon. - Mikrostruttura kif mitfugħa: primarja α-Al dendriti flimkien ma 'silikon ewtektiku (a + U).
Fil-ligi mhux modifikati eutectic Si huwa oħxon u simili pjanċa; wara l-modifika s-Si jsir multa u fibruż.
Modifika ewtektika (għan u aġenti)
Goal: jikkonvertu oħxon, platey Si għal morfoloġija fibruża fina li ttejjeb id-duttilità, makkinarju u reżistenza għall-għeja.
- Sodju (Na) — modifikatur effettiv ħafna iżda volatili; teħtieġ dożaġġ issiġillat u kontroll bir-reqqa.
- Strontium (Sr) — il-modifikatur kummerċjali l-aktar użat; dożaġġ tipiku 0.015–0.03% wt; doża eċċessiva hija ineffettiva u tista 'tkun ta' detriment.
- Antimonju (Sb) — użat flimkien ma' Sr f'xi sistemi biex jistabbilizza l-modifika.
- Art rari — żidiet żgħar jistgħu jistabbilizzaw u jtawlu l-effetti tal-modifika f'xi ligi.
Impuritajiet ta 'ħsara u l-kontroll tagħhom
- Ħadid (Fe) — impurità tramp komuni li tifforma iebsa, intermetalliċi fraġli (E.g., FeAl₃, Al₉Fe₂Si₂) li l-ikkastjar fraġli u jiddegrada l-finitura tal-wiċċ u r-reżistenza għall-korrużjoni.
Mitigazzjoni: żid Mn (≈0.3–0.5%) jew Cr (≈0.1–0.2%) biex timmodifika l-fażijiet Fe f'morfoloġiji li jagħmlu inqas ħsara (Al₆(Fe,Mn)), u tikkontrolla l-materja prima tar-ruttam. - Fosfru (P) — jirreaġixxi man-Na u jiddegrada l-modifika; tikkontrolla sewwa l-kontenut P tal-ħlas tal-forn.
- Sn/Pb — jiffurmaw ewtektiċi li jdubu baxx li jikkawżaw qosra sħuna u ħruq; żomm < ~ 0.05% jekk possibbli.
- Kalċju (Ca) — jistgħu jiffurmaw komposti li jdubu ħafna li jnaqqsu l-fluwidità u jippromwovu t-tnaqqis; Kontroll Ca < ~ 0.05% għal castability tajba.
Ligi u applikazzjonijiet rappreżentattivi tal-ikkastjar Al–Si
- A356.0 / U AC-ALS7MG (≈Si 7.0–7.5%, Mg 0.3–0.5%) — ramel użat ħafna & liga permanenti tal-moffa; trattabbli bis-sħana (T6); applikazzjonijiet: blokki tal-magna, housings strutturali, roti.
- A357 — simili għal A356 iżda b'kontroll aktar strett tal-Fe u proprjetajiet mekkaniċi ogħla.
- A319 / A380 (familji die-casting) — Al–Si–Cu ligi die-casting użati għall-housings tal-pompi tal-karozzi, Hubs tar-roti, Housings tal-gearbox.
- Hypereutectic Al–Si (U > 12%) — użat għal pistuni u applikazzjonijiet li jiżżerżqu minħabba espansjoni termika baxxa ħafna u mġiba tajba għall-ilbies (ħafna drabi liga b'Ni/artijiet rari biex titnaqqas il-fraġilità). Eżempju ta' kompożizzjoni: AlSi12Cu2Mg għal-ligi tal-pistuni b'temperatura għolja.
3. Ligi fonduti Al-Cu - qawwa għolja u kapaċità ta 'temperatura elevata
Metallurġija & prestazzjoni
- Is-saħħa ġejja minn Al₂cu (th) preċipitati ffurmati mat-tixjiħ; Cu jippromwovi qawwa għolja kif mitfugħa u ttrattata bis-sħana u reżistenza tajba għat-tkaxkir f'temperaturi elevati.
- Kompromess: Cu iżid it-tendenza ta 'qosor sħun, segregazzjoni u jinxtorob matul is-solidifikazzjoni; prattika tal-ikkastjar trid tindirizza dawn.
Kompożizzjonijiet tipiċi & użi
- Ligi fondut High-Cu (E.g., Al–Cu bi 3–10% Cu): użati għall-valvi, siġġijiet, u komponenti li jeħtieġu stabbiltà termali u saħħa mekkanika f'temperatura elevata.
- Tisħiħ b'ħafna komponenti (żieda ta’ Mn, Mg, eċċ.) jista 'jipproduċi dispersjonijiet kumplessi li jtejbu kemm is-saħħa kif ukoll il-hot-workability.
4. Ligi fonduti Al–Mg — reżistenza għall-korrużjoni u ħfief
Attributi ewlenin
- Mg 3–6% wt fil-varjanti fondut jipproduċi fażijiet Al₃Mg₂; meta tiġi pproċessata kif suppost, ħafna ligi fonduti Al-Mg jippreżentaw reżistenza eċċellenti għall-korrużjoni (partikolarment fil-baħar, Ambjenti li jġorru l-klorur) u densità aktar baxxa minn ligi tipiċi tal-ikkastjar Al-Si.
- Il-finitura tal-wiċċ u l-kwalità tal-ossidu huma importanti; Mg huwa suxxettibbli għall-ossidazzjoni waqt it-tidwib għalhekk il-kontroll tat-tidwib huwa kritiku.
Applikazzjonijiet tipiċi
- Komponenti tal-Baħar, strutturi li jżommu f'wiċċ l-ilma, Djar reżistenti għall-korrużjoni u partijiet ħfief fejn huma meħtieġa reżistenza għall-korrużjoni speċifika għolja u saħħa moderata.
Noti tal-ipproċessar
- Uża atmosfera kkontrollata jew flusing, timminimizza t-taqlib biex tnaqqas il-ħmieġ u l-ġbir tal-idroġenu, u ħafna drabi żid Si żgħir biex ittejjeb castability.
5. Al - Zn (inkluż Al–Zn–Mg) ligi fondut - qawwa għolja wara trattament bis-sħana
Karatteristiċi
- Zn (ħafna drabi flimkien ma 'Mg) jipprovdi sistema ta 'liga li tirrispondi tajjeb għat-trattament tas-soluzzjoni u t-tixjiħ (T6) tipproduċi rendiment għoli ħafna u saħħiet tat-tensjoni.
- Il-manifatturabilità kif mitfugħa hija inqas faċli (tendenza akbar għal porożità u tiċrit sħun) għalhekk huma meħtieġa kontroll bir-reqqa tal-gting u tas-solidifikazzjoni.
Applikazzjonijiet
- Preċiżjoni, partijiet ta’ saħħa għolja fejn it-trattament tas-sħana wara l-ikkastjar huwa aċċettabbli — fittings aerospazjali u xi komponenti ta’ strumentazzjoni ta’ preċiżjoni.
6. Castability komparattiv u gwida tal-għażla
| Familja tal-liga | Kastabbiltà | Qawwa tipika (kif imfittex / T6) | Korrużjoni | L-aħjar użi tipiċi |
| Al - Iva | Eċċellenti (l-aħjar) | Moderat → tajjeb (T6 jitjieb) | Tajjeb | Ikkastjar ġenerali, blokki tal-magna, housings, roti |
| Al-cu | Ġust → sfida | Għoli; saħħa elevata-T tajba | Moderat | Komponenti tal-magna, valvi, partijiet tax-xogħol sħun |
| Al - mg | Moderat (kontroll tat-tidwib meħtieġ) | Moderat | Eċċellenti (Marine) | Marine, ħfief, partijiet reżistenti għall-korrużjoni |
| Al - Zn / Al - Zn - Mg | Moderat għal fqir kif mitfugħa; aħjar wara t-trattament tas-sħana | Għoli ħafna wara T6 | Varjabbli; ħafna drabi inqas minn Al–Mg | Preċiżjoni, partijiet ta 'qawwa għolja wara t-tixjiħ |
7. Trattament tas-Sħana ta 'Aluminju Fond — Regoli Prattiċi
It-trattament tas-sħana huwa l-għodda prinċipali biex tikkonverti mikrostruttura tal-aluminju kif fondut f'kontroll, kundizzjoni ta’ servizz.
Għal-ligi fondut, l-għanijiet komuni huma:
(1) iżżid is-saħħa permezz ta 'soluzzjoni-trattament + quench + tixjiħ (T-trattamenti);
(2) tnaqqas is-segregazzjoni u l-inomoġeneità kimika bl-omoġenizzazzjoni;
(3) ittaffi l-istress tal-ikkastjar u tirrestawra d-duttilità bl-ittemprar;
(4) jistabbilizza l-mikrostruttura għall-istabbiltà dimensjonali fis-servizz.
Twieqi tat-trattament tipiċi (referenza prattika)
(Il-valuri huma gwida tal-inġinerija; ivverifika mal-fornitur tal-liga u l-istandard tal-prodott għal reġimi eżatti.)
| Trattament | Temperatura tipika (° C.) | Ħin tipiku ta' soak | Ligi tipiċi / noti |
| Omoġenizzazzjoni | 420–520 ° C. | 2–12 h (dipendenti fuq il-ħxuna) | Utli għall-ikkastjar kbar ta 'Al-Cu u xi ligi ta' Al-Si high-Cu |
| Trattament tas-Soluzzjoni | 480–520 ° C. | 1–6 sigħat (sezzjoni dipendenti) | Al–Si–Mg (A356/A357): ~ 495 °C; Ligi Al–Cu spiss ~495–505 °C |
| Quench | ilma (~20–40 °C) jew it-tifi tal-polimeru | immedjat; jimminimizza l-ħin bejn il-forn u t-tifi | Severità tat-tifi kritika għar-rispons T6; sezzjonijiet tqal jeħtieġu immudellar quench |
Tixjiħ artifiċjali (T6) |
150–185 °C | 4–12 h (jiddependi fuq liga & proprjetajiet mixtieqa) | A356 T6: tipiku 160–180 °C għal 4–8 sigħat; Ligi Al–Zn–Mg ivarjaw—segwi l-ispeċifikazzjoni |
| Stabbilizzazzjoni / T7 (età żejda) | 170–200 ° C. | tixjiħ itwal (E.g., 8–24 siegħa) | Użat fejn stabbiltà termali > temperatura tas-servizz prijoritizzat (inqas qawwa massima, aktar stabbiltà) |
| Ittemprar / serħan mill-istress | 300–400 ° C. (baxx) | 0.5–2 h | Għall-irkupru tad-duttilità u serħan mill-istress; tevita dwell f'meded li jiffurmaw sigma (mhux applikabbli għal ħafna Al) |
Importanti: soak times scale bid-daqs tas-sezzjoni. Uża kalkoli tal-massa termali jew charts tal-fornitur biex tiddetermina l-ħinijiet ta 'żamma għal sezzjonijiet trasversali speċifiċi tal-ikkastjar.
Difetti komuni tat-trattament bis-sħana u prevenzjoni
- Soluzzjoni insuffiċjenti (temperatura baxxa / żmien qasir) → dissoluzzjoni mhux kompluta tal-fażijiet solubbli; jirriżulta f'rispons ta 'età aktar baxx u proprjetajiet mekkaniċi foqra.
Prevenzjoni: isegwu profili ħin-temperatura aġġustati għad-daqs tas-sezzjoni; uża thermocouples jew simulazzjoni biex tivverifika t-tixrib. - Soluzzjoni żejda (temperatura għolja wisq / żmien twil wisq) → tidwib inċipjenti ta' fażijiet ewtektiċi ta' tidwib baxx (speċjalment fil-ligi għolja-Cu) u l-ħxuna tal-qamħ.
Prevenzjoni: jaderixxu ma 'max T u jevitaw sħana żejda; uża l-kontroll tal-forn & charts. - Quench cracking / distorsjoni → gradjent termali eċċessiv jew trażżin waqt it-tifi.
Prevenzjoni: attrezzaturi tad-disinn, uża quench fi stadji jew quench polimeru għal partijiet kbar ħafna; jippermettu estrazzjoni tas-sħana kkontrollata. - Trattib fl-età fis-servizz → jekk is-servizz joqrob lejn it-temperatura tat-tixjiħ, iseħħ trattib prematur.
Prevenzjoni: agħżel T7/kundizzjoni ta' età żejda, jew agħżel liga aktar termalment stabbli (Ni-stabilizzat) għal T elevata. - Korrużjoni tal-wiċċ wara trattament bis-sħana → residwi minn imluħa tat-tifi jew ilma kontaminat jistgħu jattakkaw l-aluminju.
Prevenzjoni: tindif bir-reqqa immedjat (ilma dejonizzat), jinnewtralizza l-imluħa tat-tifi, u applika konverżjoni jew kisjiet protettivi.
Konsiderazzjonijiet speċjali mill-familja tal-liga
- Al–Si–Mg (E.g., A356/A357): komuni T6: soluzzjoni ~ 495 °C, quench, età 160–180 °C.
Suxxettibbli għall-effetti tal-porożità; it-trattament tas-sħana jtejjeb is-saħħa iżda l-gass maqbud jista 'jnaqqas l-effiċjenza mekkanika. - Ligi Al–Cu: jeħtieġu omoġenizzazzjoni għal kkastjar kbar biex titnaqqas is-segregazzjoni qabel is-soluzzjoni; kontroll bir-reqqa biex jiġi evitat it-tidwib inċipjenti ta 'kostitwenti ta' tidwib baxx.
- Ligi Al–Zn–Mg: jirrispondu ħafna għal T6 iżda sensittivi ħafna għat-tifi; riskju ta’ qsim tal-korrużjoni tal-istress jekk jeżistu sekwenza ta’ tixjiħ/quench mhux xierqa u stress residwu — ikkontrolla l-livelli ta’ impurità u serħan mill-istress.
- Ligi Al–Mg: ħafna ma jistgħux jibbies bil-preċipitazzjoni (jew minimament biss); trattament bis-sħana jiffoka fuq ittemprar/serħan mill-istress aktar milli tisħiħ T6.
8. Eżempji prattiċi ta 'liga u tqabbil ma' applikazzjonijiet
- Strutturali ġenerali, kkastjar trattat bis-sħana: A356/A357 (Al–Si–Mg) — housings tal-magni, gerijiet, partijiet tar-roti.
- Partijiet strutturali die-cast (tal-karozzi): A380 / Familja A319 (Al-Si-Cu die cast) — housings tal-pompi, kaxxi tal-gearbox, Hubs tar-roti.
- Pistons b'temperatura għolja / partijiet ta 'espansjoni baxxa: Hypereutectic Al–Si (Si 12–18 wt%) b'żidiet Ni/RE - pistuni, bearings ta 'preċiżjoni.
- Marine / korrużjoni kritika: Varjanti fondut Al–Mg (Mg 3–6% wt) — fittings u housings għall-ilma baħar.
- Saħħa għolja, partijiet ittrattati bis-sħana: Ligi fonduti Al–Zn–Mg (suġġett għal trattament T6) — komponenti ta' preċiżjoni li jeħtieġu saħħa statika għolja.
9. Konklużjonijiet
Ligi tal-aluminju fondut huma familja versatili li tista 'tiġi sintonizzata fuq firxa wiesgħa ta' mekkaniċi, prestazzjoni termali u korrużjoni b'għażla ta 'liga ġudizzjarja, Prattika ta 'tidwib, modifika, trattament bis-sħana u l-iffurmar.
Ligi Al–Si huma s-sinsla tad-dinja tal-aluminju fondut minħabba li jħalltu castability superjuri ma 'prestazzjoni mekkanika tajba u rispons għat-trattament tas-sħana.
Al-cu u Al - Zn sistemi jipprovdu saħħa ogħla u reżistenza għas-sħana għall-ispiża ta 'castability; Al - mg il-ligi huma insostitwibbli fejn ir-reżistenza għall-korrużjoni u d-densità baxxa huma importanti ħafna.
Għal prestazzjoni affidabbli tal-komponenti, għaqqad għażla ta 'liga xierqa (uża denominazzjonijiet internazzjonali rikonoxxuti bħal A356/A357, A319/A380, AlSi12Cu2Mg eċċ.) b'kontroll strett tal-impurità, prattika ta' modifika korretta għall-familji Al–Si (Is-Sur/Na) u r-rotta t-tajba tal-ikkastjar/trattament tas-sħana.
FAQs
X'inhi l-liga tal-aluminju fondut l-aktar użata?
A356.0 (Al-Serje) huwa l-iktar komuni, jammontaw għal ~ 40% tal-produzzjoni globali tal-aluminju fondut minħabba l-castability bilanċjat tiegħu, saħħa, u reżistenza għall-korrużjoni.
Liema liga tal-aluminju fondut hija l-aħjar għal applikazzjonijiet tal-baħar?
535.0 (Serje Al-Mg) joffri reżistenza eċċezzjonali għall-korrużjoni tal-ilma baħar (rata ta 'korrużjoni <0.005 mm / sena) u proprjetajiet ħfief, jagħmilha ideali għal tagħmir tal-baħar.
Jistgħu ligi Al-Cu jintużaw għal ikkastjar kumpless?
Le-ligi Al-Cu għandhom castability fqira (fluwidità baxxa, jinxtorob għoli) u mhumiex adattati għal ġeometriji kumplessi. Uża A356.0 jew A380.0 għal partijiet kumplessi li jeħtieġu saħħa għolja.
Liema trattament tas-sħana huwa meħtieġ għal-ligi Al-Zn-Mg?
Ligi Al-Zn-Mg (E.g., 712.0) jeħtieġu trattament tas-sħana T6 (Trattament tas-Soluzzjoni + tixjiħ artifiċjali) biex tikseb qawwa għolja — is-saħħa fl-istat kif mitfugħa hija baxxa wisq (~180 MPa) u mhux adattat għal applikazzjonijiet prattiċi.
Kif tittejjeb il-castability tal-ligi Al-Mg?
Żid 0.5–1.0% Si biex tifforma fażijiet ewtektiċi, ittejjeb il-fluwidità, u uża lqugħ tal-gass inert waqt it-tidwib biex tevita l-ossidazzjoni tal-Mg.
