Alüminyum alaşımında çeşitli katkı elementlerinin rolü

Silisyum (Si)
Silisyum (Si), akışkanlığı iyileştirmenin ana bileşenidir. En iyi akışkanlık ötektikten hiperötektiğe kadar elde edilebilir. Ancak, kristalleşen silisyum (Si), sert noktalar oluşturma eğilimindedir ve bu da kesme performansını kötüleştirir. Bu nedenle, genellikle ötektik noktanın aşılmasına izin verilmez. Ayrıca, silisyum (Si), yüksek sıcaklıklarda çekme dayanımını, sertliği, kesme performansını ve mukavemeti artırırken uzamayı azaltabilir.
Magnezyum (Mg) Alüminyum-magnezyum alaşımı en iyi korozyon direncine sahiptir. Bu nedenle, ADC5 ve ADC6 korozyona dayanıklı alaşımlardır. Katılaşma aralığı çok geniş olduğundan, sıcakta kırılgandır ve dökümler çatlamaya eğilimlidir, bu da dökümü zorlaştırır. AL-Cu-Si malzemelerde bulunan bir safsızlık olan Magnezyum (Mg), Mg2Si, dökümü kırılgan hale getireceğinden, standart genellikle %0,3'tür.

Demir (Fe) Demir (Fe), çinkonun (Zn) yeniden kristalleşme sıcaklığını önemli ölçüde artırıp yeniden kristalleşme sürecini yavaşlatabilse de, döküm eritme işleminde demir (Fe), demir pota, kaz boynu boru ve eritme aletlerinden gelir ve çinko (Zn) içinde çözünür. Alüminyum (Al) tarafından taşınan demir (Fe) son derece küçüktür ve demir (Fe) çözünürlük sınırını aştığında FeAl3 olarak kristalleşir. Fe'nin neden olduğu kusurlar çoğunlukla cüruf oluşturur ve FeAl3 bileşikleri halinde yüzer. Döküm kırılgan hale gelir ve işlenebilirlik bozulur. Demirin akışkanlığı, döküm yüzeyinin pürüzsüzlüğünü etkiler.
Demir (Fe) safsızlıkları, iğne benzeri FeAl3 kristalleri oluşturur. Pres döküm hızla soğutulduğu için, çökelen kristaller çok incedir ve zararlı bileşenler olarak kabul edilemez. İçerik %0,7'den azsa kalıptan çıkarmak kolay değildir, bu nedenle %0,8-1,0 demir içeriği pres döküm için daha uygundur. Çok miktarda demir (Fe) varsa, metal bileşikleri oluşarak sert noktalar oluşturur. Ayrıca, demir (Fe) içeriği %1,2'yi aştığında, alaşımın akışkanlığı azalır, döküm kalitesi bozulur ve pres döküm ekipmanındaki metal bileşenlerin ömrü kısalır.

Nikel (Ni) Bakır (Cu) gibi, çekme mukavemetini ve sertliği artırma eğilimindedir ve korozyon direnci üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Nikel (Ni) bazen yüksek sıcaklık mukavemetini ve ısı direncini artırmak için eklenir, ancak korozyon direnci ve ısıl iletkenlik üzerinde olumsuz bir etkisi vardır.

Mangan (Mn) Bakır (Cu) ve silisyum (Si) içeren alaşımların yüksek sıcaklık dayanımını artırabilir. Belirli bir sınırı aşarsa, kolayca sert noktalar oluşturabilen ve termal iletkenliği azaltabilen Al-Si-Fe-P+o {T*T f;X Mn kuaterner bileşikleri üretmek kolaydır. Mangan (Mn), alüminyum alaşımlarının yeniden kristalleşme sürecini önleyebilir, yeniden kristalleşme sıcaklığını artırabilir ve yeniden kristalleşme tanelerini önemli ölçüde inceltir. Yeniden kristalleşme tanelerinin incelmesi, esas olarak MnAl6 bileşik parçacıklarının yeniden kristalleşme tanelerinin büyümesi üzerindeki engelleyici etkisinden kaynaklanmaktadır. MnAl6'nın bir diğer işlevi, saf olmayan demiri (Fe) çözerek (Fe, Mn)Al6 oluşturmak ve demirin zararlı etkilerini azaltmaktır. Mangan (Mn), alüminyum alaşımlarının önemli bir elementidir ve tek başına bir Al-Mn ikili alaşımı olarak veya diğer alaşım elementleriyle birlikte eklenebilir. Bu nedenle alüminyum alaşımlarının çoğu manganez (Mn) içerir.

Çinko (Zn)
Saf olmayan çinko (Zn) mevcutsa, yüksek sıcaklıkta kırılganlık gösterir. Ancak, cıva (Hg) ile birleştirilerek güçlü HgZn2 alaşımları oluşturulduğunda önemli bir güçlendirme etkisi yaratır. JIS, saf olmayan çinko (Zn) içeriğinin %1,0'den az olması gerektiğini belirtirken, yabancı standartlar %3'e kadar izin verebilir. Bu tartışma, bir alaşım bileşeni olarak çinkodan (Zn) değil, dökümlerde çatlaklara neden olma eğiliminde olan bir safsızlık olarak rolünden bahsetmektedir.

Krom (Cr)
Krom (Cr), alüminyumda (CrFe)Al7 ve (CrMn)Al12 gibi metaller arası bileşikler oluşturarak yeniden kristalleşmenin çekirdeklenmesini ve büyümesini engeller ve alaşıma bazı güçlendirme etkileri sağlar. Ayrıca alaşımın tokluğunu artırabilir ve gerilim korozyon çatlağı hassasiyetini azaltabilir. Bununla birlikte, söndürme hassasiyetini artırabilir.

Titanyum (Ti)
Alaşımdaki az miktarda titanyum (Ti) bile mekanik özelliklerini iyileştirebilir, ancak aynı zamanda elektriksel iletkenliğini de azaltabilir. Al-Ti serisi alaşımlarda çökelme sertleştirmesi için kritik titanyum (Ti) içeriği yaklaşık %0,15'tir ve bor ilavesiyle bu değer azaltılabilir.

Kurşun (Pb), Kalay (Sn) ve Kadmiyum (Cd)
Alüminyum alaşımlarında kalsiyum (Ca), kurşun (Pb), kalay (Sn) ve diğer safsızlıklar bulunabilir. Bu elementler farklı erime noktalarına ve yapılara sahip olduklarından, alüminyum (Al) ile farklı bileşikler oluşturarak alüminyum alaşımlarının özellikleri üzerinde farklı etkilere neden olurlar. Kalsiyum (Ca), alüminyumda çok düşük katı çözünürlüğe sahiptir ve alüminyum (Al) ile CaAl4 bileşikleri oluşturarak alüminyum alaşımlarının kesme performansını artırabilir. Kurşun (Pb) ve kalay (Sn), alüminyum (Al) içinde düşük katı çözünürlüğe sahip düşük erime noktalı metallerdir ve bu da alaşımın mukavemetini düşürebilir ancak kesme performansını artırabilir.

Kurşun (Pb) içeriğinin artırılması, çinkonun (Zn) sertliğini azaltabilir ve çözünürlüğünü artırabilir. Ancak, bir alüminyum/çinko alaşımında kurşun (Pb), kalay (Sn) veya kadmiyum (Cd) miktarı belirtilen miktarı aşarsa korozyon meydana gelebilir. Bu korozyon düzensizdir, belirli bir süre sonra meydana gelir ve özellikle yüksek sıcaklık ve yüksek nem ortamlarında belirgindir.