آزمایشگاه حامیران

02163511

تاثیر مس بر آلیاژهای آلومینیوم

تاثیر مس بر آلیاژهای آلومینیوم

فهرست مطالب

مس-منیزیم. مزیت اصلی افزودن منیزیم به آلیاژهای آلومینیوم- مس، افزایش استحکام ممکن پس از عملیات حرارتی محلول و کوئنچ است. در مواد فرفورژه از آلیاژهای خاصی از این نوع، افزایش استحکام همراه با شکل پذیری بالا در زمان پیری در دمای اتاق رخ می دهد. در پیری مصنوعی، افزایش بیشتر در استحکام، به ویژه در استحکام تسلیم، می‌تواند به دست آید، اما با کاهش قابل توجهی در کشیدگی کششی.

در هر دو آلیاژ آلومینیوم-مس ریخته گری و فرفورژه، حدود 0.5٪ Mg در تغییر ویژگی های پیری موثر است. در محصولات فرفورژه، اثر افزوده‌های منیزیم بر استحکام را می‌توان در موادی که به طور مصنوعی کهنه می‌شوند، با کار سرد قبل از پیری به حداکثر رساند (شکل 21). با این حال، در موادی که به طور طبیعی کهنه شده اند، مزایای استحکام ناشی از افزودن منیزیم می تواند با کار سرد کاهش یابد (شکل 22).

تأثیر منیزیم بر مقاومت به خوردگی آلیاژهای آلومینیوم- مس به نوع محصول و عملیات حرارتی بستگی دارد.

تاثیر مس بر آلیاژهای آلومینیوم

اثر کار سرد و افزودن منیزیم بر آلیاژ 2419
شکل 21: اثر کار سرد و افزودن منیزیم بر آلیاژ 2419. (الف) اثر کار سرد بر پاسخ استحکام تسلیم به پیری در دمای 149 درجه سانتیگراد (300 درجه فارنهایت) برای آلیاژ با 0.18 در % Mg. (ب) تأثیر کار سرد بر پاسخ استحکام تسلیم به پیری در دمای 149 درجه سانتیگراد (300 درجه فارنهایت) برای آلیاژ بدون منیزیم. منبع: Ref 8

سایر عناصر مس-منیزیم پلاس. آلیاژهای ریخته گری آلومینیوم-مس-منیزیم حاوی آهن با ثبات ابعادی و ویژگی های بلبرینگ بهبود یافته و همچنین با استحکام و سختی بالا در دماهای بالا مشخص می شوند. با این حال، در آلیاژ Al-4% Cu-0.5% Mg فرفورژه، آهن در غلظت‌های کمتر از 0.5% خواص کششی را در شرایط عملیات حرارتی کاهش می‌دهد، اگر محتوای سیلیکون کمتر از مقدار مورد نیاز برای اتصال آهن باشد.

جزء αFeSi. در این حالت، آهن اضافی با مس ترکیب می‌شود و ترکیب Cu2FeAl7 را تشکیل می‌دهد و در نتیجه مقدار مس موجود برای اثرات عملیات حرارتی را کاهش می‌دهد. هنگامی که سیلیکون کافی برای ترکیب با آهن وجود داشته باشد، خواص آن تحت تأثیر قرار نمی گیرد. سیلیکون همچنین با منیزیم ترکیب می شود و رسوب Mg2Si را تشکیل می دهد و در فرآیند سخت شدن سن نقش دارد.

مقاله پیشنهادی   فلزات گروه پلاتین
شکل 22: اثر کار سرد بر استحکام تسلیم آلیاژ آلومینیوم-مس 2419 در مواد با سن طبیعی. منبع: Ref 8

نقره به طور قابل ملاحظه ای استحکام آلیاژهای آلومینیوم-مس-منیزیم را که تحت عملیات حرارتی قرار گرفته و پیر شده است افزایش داد. نیکل استحکام و سختی آلیاژهای آلومینیوم-مس-منیزیم ریخته گری و فرفورژه را در دماهای بالا بهبود می بخشد. افزودن حدود 0.5% نیکل، خواص کششی آلیاژ Al-4% Cu-0.5%Mg را که تحت عملیات حرارتی قرار گرفته اند، در دمای اتاق کاهش می دهد.

آلیاژهای حاوی منگنز مهمترین و همه کاره ترین سیستم آلیاژهای تجاری آلومینیوم-مس-منیزیم فرفورژه با مقاومت بالا را تشکیل می دهند. اثر اساسی منگنز بر خواص کششی آلیاژهای مس آلومینیوم حاوی 0.5% Mg در شکل 23 نشان داده شده است. واضح است که هیچ ترکیبی هم حداکثر استحکام و هم شکل پذیری را ارائه نمی دهد.

به طور کلی استحکام کششی با افزایش جداگانه یا همزمان منیزیم و منگنز افزایش می یابد و استحکام تسلیم نیز افزایش می یابد اما به میزان کمتر. افزایش بیشتر در استحکام کششی و به ویژه تسلیم در کار سرد پس از عملیات حرارتی رخ می دهد.

افزودن منگنز و منیزیم ویژگی های ساخت آلیاژهای آلومینیوم- مس را کاهش می دهد و منگنز نیز باعث کاهش شکل پذیری می شود. از این رو، غلظت این عنصر در آلیاژهای تجاری از حدود 1٪ تجاوز نمی کند.

افزودن کبالت، کروم، یا مولیبدن به آلیاژ فرفورژه Al-4%Cu-0.5%Mg باعث افزایش خواص کششی در عملیات حرارتی می شود، اما هیچ کدام مزیت مشخصی نسبت به منگنز ارائه نمی دهند.

آلیاژهایی با محتوای مس کمتر نسبت به آلیاژهای معمولی 2024 و 2014 برای ارائه شکل پذیری مورد نیاز صنعت خودرو ضروری بودند. آلیاژهای مس منیزیم که برای این منظور ساخته شده اند، انواع 2002، AU2G و 2036 هستند.

مقاله پیشنهادی   فرآیند جوشکاری فلزات

اینها شکل پذیری قابل قبول، جوش پذیری نقطه ای خوب، جوش پذیری ذوبی معقول، مقاومت در برابر خوردگی خوب، و آزادی از خطوط لودر دارند. چرخه پخت رنگ به عنوان یک عملیات رسوبی برای ایجاد خواص مکانیکی نهایی عمل می کند.

رابطه بین خواص کششی و محتوای منگنز آلیاژ
شکل 23 رابطه بین خواص کششی و محتوای منگنز آلیاژ Al-4% Cu-0.5% Mg، عملیات حرارتی در دمای 525 درجه سانتی گراد (980 درجه فارنهایت)

مس و اضافات جزئی در شکل فرفورژه، یک خانواده آلیاژ مورد علاقه، آلیاژی است که حاوی مقادیر کمی از چندین فلز شناخته شده برای افزایش دمای تبلور مجدد آلومینیوم و آلیاژهای آن، به ویژه منگنز، تیتانیوم، وانادیم یا زیرکونیوم است.

آلیاژی از این نوع خواص خود را در دماهای بالا به خوبی حفظ می کند، به راحتی ساخته می شود و ویژگی های ریخته گری و جوشکاری خوبی دارد. شکل 24 اثر 3 تا 8 درصد مس را بر روی آلیاژ Al-0.3% Mn-0.2% Zr-0.1% V در دمای اتاق و پس از قرار گرفتن در معرض دمای 315 درجه سانتی گراد (600 درجه فارنهایت) برای دو دوره زمانی مختلف نشان می دهد. پایداری خواص باید مورد توجه قرار گیرد، همانطور که در کاهش اندک استحکام با زمان در این دما منعکس می شود.

تغییر خواص کششی با محتوای مس
شکل 24 تغییر خواص کششی با محتوای مس در آلیاژ Al-0.3% Mn-0.2% Zr-0.1% V در دمای T6

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پیمایش به بالا