(1) ویژگی های آلیاژهای آلومینیوم سری 6xxx
آلیاژهای آلومینیوم سری 6xxx آلیاژهای آلومینیومی با منیزیم و سیلیکون به عنوان عناصر آلیاژی اصلی و فاز Mg2Si به عنوان فاز تقویتی هستند. آنها آلیاژهای آلومینیومی قابل عملیات حرارتی هستند. آلیاژها دارای مزایای استحکام متوسط، مقاومت در برابر خوردگی بالا، عدم تمایل به ترک خوردگی تنشی، عملکرد جوشکاری خوب، عملکرد خوردگی بدون تغییر در ناحیه جوش، شکل پذیری و فرآیند پذیری خوب هستند. هنگامی که مس در آلیاژ وجود دارد، استحکام آلیاژ می تواند نزدیک به آلیاژهای آلومینیوم سری 2xxx باشد و قابلیت پردازش بهتر از آلیاژهای آلومینیوم سری 2XXx است، اما مقاومت در برابر خوردگی بدتر می شود. آلیاژ عملکرد آهنگری خوبی دارد. پرکاربردترین آلیاژهای این سری آلیاژهای 6061 و 6063 هستند که بهترین عملکرد جامع و اقتصادی را دارند. محصولات اصلی پروفیل های اکسترود شده هستند و بزرگترین کاربرد این آلیاژ پروفیل های معماری می باشد.
(2) نقش عناصر آلیاژی و ناخالصی اصلی
عناصر آلیاژی اصلی آلیاژهای آلومینیوم سری 6XXX Mg، Si و Cu هستند و نقش آنها به شرح زیر است.
1) نقش g و Si
تغییر محتوای Mg و Si تأثیر کمی بر استحکام کششی و ازدیاد طول آلیاژ Al-Mg-Si در حالت آنیل شده دارد.
با افزایش محتوای Mg و Si، استحکام کششی آلیاژ Al-Mg-Si در حالت پیری طبیعی خاموش شده افزایش مییابد و ازدیاد طول کاهش مییابد. وقتی مقدار کل منیزیم و سی ثابت باشد، تغییر نسبت محتوای منیزیم و سی نیز تأثیر زیادی بر عملکرد دارد. با محتوای ثابت منیزیم، استحکام کششی آلیاژ با افزایش محتوای Si افزایش مییابد. با محتوای فاز Mg2Si ثابت و افزایش محتوای Si، اثر تقویتی آلیاژ بهبود می یابد، در حالی که ازدیاد طول کمی بهبود می یابد. با محتوای Si ثابت، استحکام کششی آلیاژ با افزایش محتوای Mg افزایش مییابد. برای آلیاژهایی با محتوای سیسی کم، حداکثر استحکام کششی در ناحیه سه فاز (Al)-Mg2Si-Mg2Al قرار دارد. حداکثر استحکام کششی آلیاژ سه تایی A1-Mg-Si در ناحیه سه فاز a(Al)-Mg2Si-Si قرار دارد.
تأثیر منیزیم و سی بر روی خواص مکانیکی آلیاژ در حالت پیری مصنوعی خاموش شده اساساً با آلیاژ در حالت پیری طبیعی خاموش شده یکسان است، اما استحکام کششی تا حد زیادی بهبود یافته است و حداکثر مقدار همچنان وجود دارد. در منطقه سه فاز a (Al)-MgzSi-Si، در حالی که ازدیاد طول بر این اساس کاهش می یابد.
هنگامی که باقیمانده Si و MgSi در آلیاژ وجود دارد، مقاومت به خوردگی با افزایش مقدار آنها کاهش می یابد. با این حال، زمانی که آلیاژ در ناحیه a(Al-MgzSi دو فاز و آلیاژ در ناحیه تک فاز که فاز MgSi به طور کامل در ماتریس حل شده باشد، مقاومت به خوردگی بهترین است. همه آلیاژها تمایلی ندارند. برای استرس ترک خوردگی
هنگامی که آلیاژ جوش داده می شود، تمایل به ترک های جوش نسبتاً زیاد است، اما در ناحیه دو فاز a(Al-Mg2Si، آلیاژ با ترکیب 0.2%~{5}}.4. %Si و 1.2%~1.4%Mg و در ناحیه سه فاز a(Al)-Mg2Si-Si، آلیاژ با ترکیب 1.2%~2.{18}}%Si و 0. 8%~2.0%Mg تمایل نسبتا کمی به ترک خوردگی دارد.
2) اثر مس
پس از افزودن مس به آلیاژ AI-Mg-Si، شکل وجود مس در ساختار نه تنها به محتوای مس، بلکه به محتوای منیزیم و سی نیز بستگی دارد. هنگامی که محتوای مس بسیار کوچک است و نسبت Mg:Si 1.73:1 است، فاز MgSi تشکیل می شود و تمام مس در ماتریس حل می شود. هنگامی که محتوای مس زیاد و نسبت Mg:Si کمتر از 1.08 باشد، فاز W (AlCuMgsSi) ممکن است تشکیل شود و مس باقیمانده CuAl را تشکیل دهد. هنگامی که محتوای مس زیاد و نسبت Mg:Si بیشتر از 1.73 باشد، فازهای S (AlCuMg) و CuAl ممکن است تشکیل شوند. فاز W با فاز S، فاز CuAl و فاز MgSi متفاوت است. این فقط تا حدی در حالت جامد حل می شود و اثر تقویتی آن به اندازه فاز MgSi نیست.
افزودن مس به آلیاژ نه تنها به طور قابل توجهی انعطاف پذیری آلیاژ را در طول پردازش گرم بهبود می بخشد، بلکه اثر تقویتی عملیات حرارتی را نیز افزایش می دهد. همچنین می تواند اثر اکستروژن را سرکوب کند و ناهمسانگردی را که پس از افزودن منگنز رخ می دهد، کاهش دهد.
3) نقش منگنز، کروم، تیتانیم، آهن و روی
عناصر کمیاب اضافه شده در آلیاژ سری 6XXX A1 شامل منگنز، کروم و تیتانیم می باشد، در حالی که عناصر ناخالصی عمدتاً شامل آهن، روی و غیره می باشد و عملکرد آنها به شرح زیر است.
منگنز: افزودن منگنز به آلیاژ می تواند استحکام، مقاومت در برابر خوردگی، چقرمگی ضربه و خواص خمشی را بهبود بخشد. وقتی مس و منگنز به آلیاژ AlMg{{0}}}.7Si1.0 اضافه میشوند، وقتی مقدار منگنز کمتر از 0.2 درصد باشد، با افزایش محتوای منگنز، استحکام آلیاژ افزایش مییابد. با این حال، با ادامه افزایش محتوای منگنز، منگنز و سی فاز AlMnSi را تشکیل میدهند که بخشی از Si مورد نیاز برای تشکیل فاز Mg2Si را از دست میدهد و اثر تقویتی فاز AlMnSi کمتر از فاز Mg2Si است. بنابراین، اثر تقویتی آلیاژ کاهش می یابد.
هنگامی که منگنز و مس به طور همزمان اضافه می شوند، اثر تقویتی به خوبی افزودن منگنز به تنهایی نیست، اما می تواند افزایش طول و اندازه دانه محصول آنیل شده را بهبود بخشد.
هنگامی که منگنز به آلیاژ اضافه می شود، به دلیل جداسازی درون کریستالی جدی منگنز در فاز a، فرآیند تبلور مجدد آلیاژ تحت تأثیر قرار می گیرد و در نتیجه دانه محصول آنیل شده درشت می شود. برای به دست آوردن مواد ریزدانه، شمش باید در دمای بالا (550 درجه) همگن شود تا جداسازی منگنز از بین برود. بهتر است در زمان آنیل به سرعت گرم شود.
Cr: کروم و منگنز اثرات مشابهی دارند. کروم از رسوب فاز Mg2Si در مرز دانه جلوگیری می کند، روند پیری طبیعی را به تاخیر می اندازد و استحکام را پس از پیری مصنوعی بهبود می بخشد. کروم می تواند دانه ها را تصفیه کند و دانه ها را پس از تبلور مجدد باریک کند و در نتیجه مقاومت آلیاژ در برابر خوردگی را بهبود بخشد. محتوای Cr عموماً 0.15%~{3}}.3% است.
Ti: افزودن {{0}}.02%~0.1% Ti و 0.01%~0.2% کروم به آلیاژهای آلومینیوم سری 6XXX میتواند ساختار کریستالی ستونی را کاهش دهد. شمش، عملکرد آهنگری آلیاژ را بهبود می بخشد و دانه های محصول را تصفیه می کند.
آهن: مقدار کمی آهن (کمتر از {{0}}.4%) میتواند دانهها را تصفیه کند. زمانی که میزان آهن از 0.7 درصد بیشتر شود، فاز نامحلول (AlMnFeSi) تولید می شود که استحکام، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خوردگی محصول را کاهش می دهد. هنگامی که آهن در آلیاژ موجود باشد، رنگ محصول پس از عملیات آنودایز کردن ممکن است بدتر شود.
روی: مقدار کمی از ناخالصی روی تأثیر کمی بر استحکام آلیاژ دارد و محتوای آن حداکثر تا 0.3 درصد مجاز است.