Die Rolle verschiedener Zusatzelemente in Aluminiumlegierungen

Silizium (Si)
Silizium (Si) ist der Hauptbestandteil zur Verbesserung der Fließfähigkeit. Die beste Fließfähigkeit kann vom Eutektikum zum Übereutektisch erreicht werden. Allerdings neigt das kristallisierende Silizium (Si) dazu, harte Spitzen zu bilden, wodurch die Schneidleistung schlechter wird. Daher darf der eutektische Punkt im Allgemeinen nicht überschritten werden. Darüber hinaus kann Silizium (Si) die Zugfestigkeit, Härte, Schneidleistung und Festigkeit bei hohen Temperaturen verbessern und gleichzeitig die Dehnung verringern.
Magnesium (Mg) Eine Aluminium-Magnesium-Legierung weist die beste Korrosionsbeständigkeit auf. Daher sind ADC5 und ADC6 korrosionsbeständige Legierungen. Sein Erstarrungsbereich ist sehr groß, so dass es heiß spröde ist und die Gussteile anfällig für Risse sind, was das Gießen erschwert. Magnesium (Mg) als Verunreinigung in AL-Cu-Si-Materialien, Mg2Si, macht das Gussstück spröde, daher liegt der Standard im Allgemeinen innerhalb von 0,3 %.

Eisen (Fe) Obwohl Eisen (Fe) die Rekristallisationstemperatur von Zink (Zn) erheblich erhöhen und den Rekristallisationsprozess verlangsamen kann, stammt Eisen (Fe) beim Druckgussschmelzen aus Eisentiegeln, Schwanenhalsrohren und Schmelzwerkzeugen ist in Zink (Zn) löslich. Das von Aluminium (Al) getragene Eisen (Fe) ist extrem klein, und wenn das Eisen (Fe) die Löslichkeitsgrenze überschreitet, kristallisiert es als FeAl3. Die durch Fe verursachten Defekte erzeugen meist Schlacke und Flotation als FeAl3-Verbindungen. Das Gussstück wird spröde und die Bearbeitbarkeit verschlechtert sich. Die Fließfähigkeit von Eisen beeinflusst die Glätte der Gussoberfläche.
Verunreinigungen von Eisen (Fe) führen zu nadelförmigen FeAl3-Kristallen. Da der Druckguss schnell abkühlt, sind die ausgeschiedenen Kristalle sehr fein und können nicht als schädliche Bestandteile angesehen werden. Wenn der Gehalt weniger als 0,7 % beträgt, lässt es sich nicht leicht entformen, daher ist ein Eisengehalt von 0,8–1,0 % für den Druckguss besser. Bei großen Mengen an Eisen (Fe) kommt es zur Bildung von Metallverbindungen, die Verhärtungen bilden. Wenn der Eisengehalt (Fe) 1,2 % übersteigt, verringert sich darüber hinaus die Fließfähigkeit der Legierung, die Qualität des Gussstücks wird beeinträchtigt und die Lebensdauer der Metallkomponenten in der Druckgussanlage wird verkürzt.

Nickel (Ni) neigt wie Kupfer (Cu) zu einer Erhöhung der Zugfestigkeit und Härte und hat einen erheblichen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit. Manchmal wird Nickel (Ni) hinzugefügt, um die Hochtemperaturfestigkeit und Hitzebeständigkeit zu verbessern, aber es hat einen negativen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit.

Mangan (Mn) Es kann die Hochtemperaturfestigkeit von Legierungen verbessern, die Kupfer (Cu) und Silizium (Si) enthalten. Wenn sie einen bestimmten Grenzwert überschreitet, ist es leicht, quartäre Al-Si-Fe-P+o {T*T f;X Mn-Verbindungen zu erzeugen, die leicht harte Punkte bilden und die Wärmeleitfähigkeit verringern können. Mangan (Mn) kann den Rekristallisationsprozess von Aluminiumlegierungen verhindern, die Rekristallisationstemperatur erhöhen und das Rekristallisationskorn deutlich verfeinern. Die Verfeinerung der Rekristallisationskörner ist hauptsächlich auf die hemmende Wirkung der MnAl6-Verbindungspartikel auf das Wachstum der Rekristallisationskörner zurückzuführen. Eine weitere Funktion von MnAl6 besteht darin, verunreinigtes Eisen (Fe) aufzulösen, um (Fe, Mn)Al6 zu bilden und die schädlichen Auswirkungen von Eisen zu reduzieren. Mangan (Mn) ist ein wichtiges Element von Aluminiumlegierungen und kann als eigenständige Al-Mn-Binärlegierung oder zusammen mit anderen Legierungselementen hinzugefügt werden. Daher enthalten die meisten Aluminiumlegierungen Mangan (Mn).

Zink (Zn)
Wenn unreines Zink (Zn) vorhanden ist, zeigt es Hochtemperatursprödigkeit. Wenn es jedoch mit Quecksilber (Hg) zur Bildung starker HgZn2-Legierungen kombiniert wird, erzeugt es einen erheblichen Verstärkungseffekt. JIS schreibt vor, dass der Gehalt an unreinem Zink (Zn) weniger als 1,0 % betragen sollte, während ausländische Standards bis zu 3 % zulassen können. Diese Diskussion bezieht sich nicht auf Zink (Zn) als Legierungsbestandteil, sondern vielmehr auf seine Rolle als Verunreinigung, die dazu neigt, Risse in Gussteilen zu verursachen.

Chrom (Cr)
Chrom (Cr) bildet in Aluminium intermetallische Verbindungen wie (CrFe)Al7 und (CrMn)Al12, die die Keimbildung und das Wachstum der Rekristallisation behindern und der Legierung gewisse Festigkeitseffekte verleihen. Es kann auch die Zähigkeit der Legierung verbessern und die Empfindlichkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion verringern. Es kann jedoch die Löschempfindlichkeit erhöhen.

Titan (Ti)
Bereits eine geringe Menge Titan (Ti) in der Legierung kann die mechanischen Eigenschaften verbessern, aber auch die elektrische Leitfähigkeit verringern. Der kritische Gehalt an Titan (Ti) in Legierungen der Al-Ti-Serie für die Ausscheidungshärtung beträgt etwa 0,15 % und sein Vorhandensein kann durch die Zugabe von Bor reduziert werden.

Blei (Pb), Zinn (Sn) und Cadmium (Cd)
In Aluminiumlegierungen können Kalzium (Ca), Blei (Pb), Zinn (Sn) und andere Verunreinigungen vorhanden sein. Da diese Elemente unterschiedliche Schmelzpunkte und Strukturen haben, bilden sie unterschiedliche Verbindungen mit Aluminium (Al), was zu unterschiedlichen Auswirkungen auf die Eigenschaften von Aluminiumlegierungen führt. Calcium (Ca) hat eine sehr geringe Feststofflöslichkeit in Aluminium und bildet mit Aluminium (Al) CaAl4-Verbindungen, die die Schneidleistung von Aluminiumlegierungen verbessern können. Blei (Pb) und Zinn (Sn) sind Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt und geringer Feststofflöslichkeit in Aluminium (Al), was die Festigkeit der Legierung verringern, aber ihre Schneidleistung verbessern kann.

Eine Erhöhung des Bleigehalts (Pb) kann die Härte von Zink (Zn) verringern und seine Löslichkeit erhöhen. Wenn jedoch Blei (Pb), Zinn (Sn) oder Cadmium (Cd) in einer Aluminium-Zink-Legierung den angegebenen Wert überschreiten, kann es zu Korrosion kommen. Diese Korrosion ist unregelmäßig, tritt nach einer gewissen Zeit auf und ist in Atmosphären mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit besonders ausgeprägt.