บทบาทของสารเติมแต่งต่างๆ ในอลูมิเนียมอัลลอยด์

ซิลิคอน (ศรี)
ซิลิคอน (Si) เป็นส่วนประกอบหลักในการปรับปรุงความลื่นไหล ความลื่นไหลที่ดีที่สุดสามารถทำได้ตั้งแต่ยูเทคติกไปจนถึงไฮเปอร์ยูเทคติก อย่างไรก็ตาม ซิลิคอน (Si) ที่ตกผลึกมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดจุดแข็ง ส่งผลให้ประสิทธิภาพการตัดแย่ลง ดังนั้นโดยทั่วไปไม่อนุญาตให้เกินจุดยูเทคติก นอกจากนี้ ซิลิคอน (Si) ยังช่วยเพิ่มความต้านทานแรงดึง ความแข็ง ประสิทธิภาพการตัด และความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงในขณะที่ลดการยืดตัวอีกด้วย
แมกนีเซียม (Mg) โลหะผสมอลูมิเนียมแมกนีเซียมมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีที่สุด ดังนั้น ADC5 และ ADC6 จึงเป็นโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน ช่วงการแข็งตัวมีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นจึงมีความเปราะที่ร้อน และการหล่อมีแนวโน้มที่จะแตกร้าว ทำให้การหล่อยาก แมกนีเซียม (Mg) ซึ่งเป็นสิ่งเจือปนในวัสดุ AL-Cu-Si Mg2Si จะทำให้การหล่อเปราะ ดังนั้นมาตรฐานโดยทั่วไปจะอยู่ภายใน 0.3%

เหล็ก (Fe) แม้ว่าเหล็ก (Fe) จะสามารถเพิ่มอุณหภูมิการตกผลึกซ้ำของสังกะสี (Zn) ได้อย่างมาก และทำให้กระบวนการตกผลึกช้าลง แต่ในการหลอมแบบหล่อด้วยแม่พิมพ์ เหล็ก (Fe) มาจากถ้วยใส่ตัวอย่างเหล็ก ท่อคอห่าน และเครื่องมือหลอม และ ละลายได้ในสังกะสี (Zn) เหล็ก (Fe) ที่พาโดยอะลูมิเนียม (Al) มีขนาดเล็กมาก และเมื่อเหล็ก (Fe) เกินขีดจำกัดความสามารถในการละลาย มันจะตกผลึกเป็น FeAl3 ข้อบกพร่องที่เกิดจาก Fe ส่วนใหญ่จะสร้างตะกรันและลอยตัวเป็นสารประกอบ FeAl3 การหล่อจะเปราะและความสามารถในการแปรรูปลดลง ความลื่นไหลของเหล็กส่งผลต่อความเรียบของพื้นผิวการหล่อ
สิ่งเจือปนของเหล็ก (Fe) จะสร้างผลึกคล้ายเข็มของ FeAl3 เนื่องจากการหล่อแบบหล่อเย็นอย่างรวดเร็ว ผลึกที่ตกตะกอนจึงมีความละเอียดมากและไม่สามารถถือเป็นส่วนประกอบที่เป็นอันตรายได้ หากเนื้อหาน้อยกว่า 0.7% ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะถอดออก ดังนั้นปริมาณเหล็ก 0.8-1.0% จึงดีกว่าสำหรับการหล่อแบบตายตัว หากมีธาตุเหล็ก (Fe) ในปริมาณมาก จะเกิดสารประกอบโลหะขึ้นเป็นจุดแข็ง นอกจากนี้ เมื่อปริมาณเหล็ก (Fe) เกิน 1.2% จะลดความลื่นไหลของโลหะผสม ทำลายคุณภาพของการหล่อ และทำให้อายุการใช้งานของส่วนประกอบโลหะในอุปกรณ์การหล่อโลหะสั้นลง

นิกเกิล (Ni) เช่นเดียวกับทองแดง (Cu) มีแนวโน้มที่จะเพิ่มความต้านทานแรงดึงและความแข็ง และมีผลกระทบอย่างมากต่อความต้านทานการกัดกร่อน บางครั้งมีการเติมนิกเกิล (Ni) เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและทนความร้อน แต่ก็ส่งผลเสียต่อความต้านทานการกัดกร่อนและการนำความร้อน

แมงกานีส (Mn) สามารถเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมที่มีทองแดง (Cu) และซิลิคอน (Si) หากเกินขีดจำกัด จะเป็นเรื่องง่ายที่จะสร้างสารประกอบควอเทอร์นารี Al-Si-Fe-P+o {T*T f;X Mn ซึ่งสามารถก่อให้เกิดจุดแข็งได้อย่างง่ายดายและลดการนำความร้อน แมงกานีส (Mn) สามารถป้องกันกระบวนการตกผลึกซ้ำของโลหะผสมอลูมิเนียม เพิ่มอุณหภูมิในการตกผลึกซ้ำ และปรับปรุงเกรนการตกผลึกใหม่อย่างมีนัยสำคัญ การปรับแต่งเกรนตกผลึกซ้ำมีสาเหตุหลักมาจากผลขัดขวางของอนุภาคสารประกอบ MnAl6 ต่อการเจริญเติบโตของเกรนตกผลึกใหม่ ฟังก์ชั่นอีกประการหนึ่งของ MnAl6 คือการละลายเหล็กเจือปน (Fe) ให้กลายเป็น (Fe, Mn)Al6 และลดอันตรายจากธาตุเหล็ก แมงกานีส (Mn) เป็นองค์ประกอบสำคัญของอะลูมิเนียมอัลลอยด์ และสามารถเพิ่มเป็นโลหะผสมไบนารี Al-Mn แบบสแตนด์อโลน หรือใช้ร่วมกับองค์ประกอบอัลลอยด์อื่นๆ ได้ ดังนั้นอลูมิเนียมอัลลอยด์ส่วนใหญ่จึงมีแมงกานีส (Mn)

สังกะสี (Zn)
หากมีสังกะสีที่ไม่บริสุทธิ์ (Zn) จะมีความเปราะที่อุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม เมื่อรวมกับปรอท (Hg) เพื่อสร้างโลหะผสม HgZn2 ที่แข็งแกร่ง จะทำให้เกิดการเสริมความแข็งแกร่งอย่างมีนัยสำคัญ JIS กำหนดว่าปริมาณสังกะสีที่ไม่บริสุทธิ์ (Zn) ควรน้อยกว่า 1.0% ในขณะที่มาตรฐานต่างประเทศสามารถอนุญาตได้ถึง 3% การอภิปรายนี้ไม่ได้กล่าวถึงสังกะสี (Zn) ว่าเป็นส่วนประกอบโลหะผสม แต่หมายถึงบทบาทของสังกะสีในฐานะสิ่งเจือปนที่มีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดรอยแตกร้าวในการหล่อ

โครเมียม (Cr)
โครเมียม (Cr) ก่อให้เกิดสารประกอบระหว่างโลหะ เช่น (CrFe)Al7 และ (CrMn)Al12 ในอะลูมิเนียม ขัดขวางการเกิดนิวเคลียสและการเติบโตของการตกผลึกซ้ำ และให้ผลเสริมความแข็งแกร่งแก่โลหะผสม นอกจากนี้ยังสามารถปรับปรุงความเหนียวของโลหะผสมและลดความไวต่อการแตกร้าวของการกัดกร่อนจากความเครียด อย่างไรก็ตามสามารถเพิ่มความไวในการดับได้

ไทเทเนียม (Ti)
แม้แต่ไททาเนียม (Ti) จำนวนเล็กน้อยในโลหะผสมก็สามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางกลได้ แต่ก็สามารถลดค่าการนำไฟฟ้าได้เช่นกัน ปริมาณไทเทเนียม (Ti) ในโลหะผสมซีรีส์ Al-Ti สำหรับการชุบแข็งด้วยการตกตะกอนมีค่าประมาณ 0.15% และสามารถลดลงได้ด้วยการเติมโบรอน

ตะกั่ว (Pb) ดีบุก (Sn) และแคดเมียม (Cd)
แคลเซียม (Ca) ตะกั่ว (Pb) ดีบุก (Sn) และสิ่งสกปรกอื่นๆ อาจมีอยู่ในโลหะผสมอะลูมิเนียม เนื่องจากองค์ประกอบเหล่านี้มีจุดหลอมเหลวและโครงสร้างต่างกัน จึงเกิดสารประกอบต่างกันกับอะลูมิเนียม (Al) ส่งผลให้คุณสมบัติของโลหะผสมอะลูมิเนียมแตกต่างกันออกไป แคลเซียม (Ca) มีความสามารถในการละลายของแข็งต่ำมากในอะลูมิเนียม และเกิดสารประกอบ CaAl4 ขึ้นกับอะลูมิเนียม (Al) ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดของโลหะผสมอะลูมิเนียมได้ ตะกั่ว (Pb) และดีบุก (Sn) เป็นโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำซึ่งมีความสามารถในการละลายของแข็งต่ำในอะลูมิเนียม (Al) ซึ่งสามารถลดความแข็งแรงของโลหะผสมแต่ปรับปรุงประสิทธิภาพการตัด

การเพิ่มปริมาณตะกั่ว (Pb) สามารถลดความแข็งของสังกะสี (Zn) และเพิ่มความสามารถในการละลายได้ อย่างไรก็ตาม หากมีตะกั่ว (Pb) ดีบุก (Sn) หรือแคดเมียม (Cd) เกินปริมาณที่ระบุในอะลูมิเนียม โลหะผสมสังกะสีก็อาจเกิดการกัดกร่อนได้ การกัดกร่อนนี้ไม่สม่ำเสมอ และเกิดขึ้นหลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่ง และจะเด่นชัดเป็นพิเศษภายใต้บรรยากาศที่มีอุณหภูมิสูงและมีความชื้นสูง