(1) 5xxx alüminyum alaşımlarının özellikleri
5xxx alüminyum alaşımları, ana alaşım elementi olarak Mg içeren ve ısıl işlem uygulanamayan alüminyum alaşımlarıdır. Bu alaşım serisi, 1xxx ve 3xxx alüminyum alaşımlarından düşük yoğunluğa ve daha yüksek mukavemete sahiptir. İyi yorulma ve kaynak özelliklerine ve deniz ve atmosfer korozyonuna karşı iyi dirence sahip orta ila yüksek mukavemetli alüminyum alaşımlarıdır. Yüksek magnezyumlu alaşımların gerilim korozyonundan kaçınmak için, son soğuk işlenmiş ürünler stabilize edilmeli veya son soğuk işlenmiş miktar kontrol edilmeli ve kullanım sıcaklığı kontrol edilmelidir (65 dereceyi geçmemelidir). Bu alaşım serisi, esas olarak kaynaklı yapısal parçalar yapmak için kullanılır ve gemi alanında kullanılır.
(2) Ana alaşım ve safsızlık elementleri ve bunların rolleri
5XXx serisi alüminyum alaşımlarının ana bileşeni Mg'dir, buna az miktarda Mn, Cr, Ti ve diğer elementler eklenirken, safsızlık elementleri çoğunlukla Fe, Si, Cu, Zn vb.'dir.
Mg: Mg esas olarak katı çözelti halinde ve (Mg2Al3 veya Mg5Al8) fazında bulunur. Alaşımdaki Mg'nin çözünürlüğü azalan sıcaklıkla hızla azalmasına rağmen, çökelme çekirdeklenmesinin zorluğu, az sayıda çekirdek ve kaba çökelme fazı nedeniyle alaşım düşük yaşlanma güçlendirme etkisine sahiptir. Genellikle tavlama veya soğuk işleme halinde kullanılır. Bu nedenle, bu alaşım serisine güçlenmeyen alüminyum alaşımları da denir. Bu alaşım serisinin mukavemeti, Mg içeriğinin artmasıyla artarken, plastisite buna bağlı olarak azalır ve işleme performansı da buna bağlı olarak bozulur. Mg içeriği, alaşımın yeniden kristalleşme sıcaklığı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Mg içeriği %5'ten az olduğunda, yeniden kristalleşme sıcaklığı Mg içeriğinin artmasıyla azalır; Mg içeriği %5'i aştığında, yeniden kristalleşme sıcaklığı Mg içeriğinin artmasıyla artar. Mg içeriği, alaşımın kaynak performansı üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir. Mg içeriği %6'dan az olduğunda, alaşımın kaynak çatlağı eğilimi Mg içeriğinin artmasıyla azalır; Mg içeriği %6'yı aştığında, tam tersi geçerlidir; Mg içeriği %9'dan az olduğunda, kaynağın mukavemeti Mg içeriğinin artmasıyla önemli ölçüde artar. Bu sırada, plastisite ve kaynak katsayısı kademeli olarak hafifçe azalsa da, değişim büyük değildir. Mg içeriği %9'dan fazla olduğunda, mukavemeti, plastisitesi ve kaynak katsayısının hepsi önemli ölçüde azalır.
Mn: 5XXX serisi alüminyum alaşımları genellikle %1'den az Mn içerir. Alaşımdaki Mn'nin bir kısmı matriste çözünür ve geri kalanı yapıda MnAls fazı şeklinde bulunur. Mn, tane irileşmesini önlemek için alaşımın yeniden kristalleşme sıcaklığını artırabilir ve alaşımın mukavemetini, özellikle akma mukavemetini hafifçe artırabilir. Yüksek Mg alaşımlarında, Mn eklemek matristeki Mg'nin çözünürlüğünü azaltabilir, kaynak çatlaklarının eğilimini azaltabilir ve kaynak ve temel metalin mukavemetini artırabilir.
Cr: Cr ve Mn, temel metalin ve kaynağın mukavemetini artırabilen, kaynak çatlaması eğilimini azaltabilen ve gerilim korozyon direncini iyileştirebilen ancak plastisiteyi biraz azaltabilen benzer etkilere sahiptir. Cr, bazı alaşımlarda Mn yerine kullanılabilir. Güçlendirme etkisi açısından Cr, Mn kadar iyi değildir. Her iki element aynı anda eklenirse, etki tek bir eklemeden daha büyüktür.
Be: Yüksek Mg alaşımına az miktarda Be ({{0}}.0001%~0.005%) eklenmesi, külçelerin çatlama eğilimini azaltabilir ve haddelenmiş levhaların yüzey kalitesini iyileştirebilir, eritme sırasında Mg'nin yanma kaybını azaltabilir ve ayrıca ısıtma sırasında malzemenin yüzeyinde oluşan oksitleri azaltabilir.
Ti: Yüksek Mg alaşımlarına az miktarda Ti eklenmesinin amacı esas olarak tanelerin incelmesini sağlamaktır.
Fe: Fe, Mn ve Cr ile çözünmeyen bileşikler oluşturabilir ve böylece alaşımdaki Mn ve Cr'nin rolü azalır. Külçe yapısında daha sert ve kırılgan bileşikler oluştuğunda, işleme çatlakları oluşmaya eğilimlidir. Ayrıca, Fe alaşımın korozyon direncini de azaltır, bu nedenle Fe içeriği genellikle {{0}}.4% altında kontrol edilmelidir ve kaynak teli malzemesi F için, bunu %0,2'nin altında sınırlamak en iyisidir.
Si: Si zararlı bir safsızlıktır (5A03 alaşımı hariç). Si ve Mg, Mg2Si fazını oluşturur. Aşırı Mg içeriği nedeniyle, matristeki Mg2Si fazının çözünürlüğü azalır, bu nedenle sadece güçlendirme etkisi büyük değildir, aynı zamanda alaşımın plastisitesi de azalır. Haddeleme sırasında Si, Fe'den daha büyük bir olumsuz etkiye sahiptir, bu nedenle Si içeriği genellikle %0,5'in altında sınırlandırılmalıdır. 5A03 alaşımı %0,5~%0,8 Si içerir, bu da kaynak çatlaklarının eğilimini azaltabilir ve alaşımın kaynak performansını iyileştirebilir.
Cu: Çok az miktarda Cu, alaşımın korozyon direncini kötüleştirebilir, bu nedenle Cu içeriği %0,2'nin altında sınırlandırılmalıdır ve bazı alaşımlar daha sıkı şekilde sınırlandırılmıştır.
Zn: Zn içeriği %{{0}}.2'den az olduğunda, alaşımın mekanik özellikleri ve korozyon direnci üzerinde önemli bir etkisi olmaz. Yüksek Mg alaşımlarına az miktarda Zn eklemek çekme dayanımını 10~20MPa artırabilir. Alaşımdaki safsızlık Zn %0,2'den az olacak şekilde sınırlandırılmalıdır.
Na: İz safsızlık Na, alaşımın sıcak deformasyon özelliklerine ciddi şekilde zarar verebilir ve yüksek Mg alaşımlarında daha belirgin olan "sodyum kırılganlığı" ile sonuçlanabilir. Sodyum kırılganlığını ortadan kaldırmanın yolu, tane sınırında zenginleştirilmiş serbest Na'yı bir bileşiğe dönüştürmektir. Sodyum klorür üretmek ve cüruf ile çıkarmak için klorlama yöntemi kullanılabilir veya iz Sb ekleme yöntemi kullanılabilir.