(1) 6xxx serisi alüminyum alaşımlarının özellikleri
6xxx serisi alüminyum alaşımları, ana alaşım elementleri olarak magnezyum ve silisyum ve güçlendirme fazı olarak Mg2Si fazı içeren alüminyum alaşımlarıdır. Isıl işlem görebilen alüminyum alaşımlarıdır. Alaşımlar orta mukavemet, yüksek korozyon direnci, stres korozyon çatlamasına eğilim olmaması, iyi kaynak performansı, kaynak bölgesinde değişmeyen korozyon performansı, iyi şekillendirilebilirlik ve işlenebilirlik avantajlarına sahiptir. Alaşımda bakır bulunduğunda, alaşımın mukavemeti 2xxx serisi alüminyum alaşımlarına yakın olabilir ve işlenebilirlik 2XXx serisi alüminyum alaşımlarından daha iyidir, ancak korozyon direnci bozulur. Alaşımın dövme performansı iyidir. Bu seride en yaygın kullanılan alaşımlar, en iyi kapsamlı performansa ve ekonomiye sahip olan 6061 ve 6063 alaşımlarıdır. Ana ürünler ekstrüde profillerdir ve bu alaşımın en büyük uygulaması mimari profillerdir.
(2) Ana alaşım ve safsızlık elementlerinin rolü
6XXX serisi alüminyum alaşımlarının başlıca alaşım elementleri Mg, Si ve Cu olup bunların rolleri şu şekildedir.
1) g ve Si'nin rolü
Tavlanmış durumdaki Al-Mg-Si alaşımının çekme dayanımı ve uzaması üzerinde Mg ve Si içeriğindeki değişimin çok az etkisi vardır.
Mg ve Si içeriğinin artmasıyla, söndürülmüş doğal yaşlandırma durumunda Al-Mg-Si alaşımının çekme dayanımı artar ve uzama azalır. Mg ve Si'nin toplam içeriği sabit olduğunda, Mg ve Si içeriği oranındaki değişimin performans üzerinde de büyük etkisi vardır. Sabit bir Mg içeriği ile alaşımın çekme dayanımı, Si içeriğinin artmasıyla artar. Sabit bir Mg2Si faz içeriği ve Si içeriğinde bir artış ile alaşımın güçlendirme etkisi iyileşirken, uzama biraz iyileşir. Sabit bir Si içeriği ile alaşımın çekme dayanımı, Mg içeriğinin artmasıyla artar. Küçük bir Si içeriğine sahip alaşımlar için, maksimum çekme dayanımı (Al)-Mg2Si-Mg2Al üç faz bölgesinde yer almaktadır. A1-Mg-Si alaşımı üçlü alaşımının maksimum çekme dayanımı a(Al)-Mg2Si-Si üç faz bölgesinde yer almaktadır.
Mg ve Si'nin alaşımın mekanik özellikleri üzerindeki söndürülmüş yapay yaşlandırma durumundaki etkisi, temel olarak alaşımın söndürülmüş doğal yaşlandırma durumundaki etkisi ile aynıdır, ancak çekme dayanımı büyük ölçüde iyileştirilmiştir ve maksimum değer hala a(Al)-MgzSi-Si üç fazlı bölgede yer alırken, uzama buna göre azalır.
Alaşımda artık Si ve MgSi olduğunda, korozyon direnci miktarlarının artmasıyla azalır. Ancak, alaşım a(Al-MgzSi iki fazlı bölgede ve alaşım MgSi fazının matriste tamamen çözündüğü tek fazlı bölgede yer aldığında, korozyon direnci en iyisidir. Tüm alaşımların stres korozyon çatlamasına eğilimi yoktur.
Alaşım kaynaklandığında, kaynak çatlakları oluşturma eğilimi nispeten büyüktür, ancak a(Al-Mg2Si iki faz bölgesinde, %{3}},2~%{5}},4Si ve %1,2~%1,4Mg bileşimine sahip alaşım ve a(Al)-Mg2Si-Si üç faz bölgesinde, %1,2~%2,{18}}Si ve %{19}},8~%2,{22}}Mg bileşimine sahip alaşım, kaynak çatlakları oluşturma eğilimi nispeten küçüktür.
2) Cu'nun Etkisi
AI-Mg-Si alaşımına Cu eklendikten sonra yapıdaki Cu'nun varoluş biçimi sadece Cu içeriğine değil, aynı zamanda Mg ve Si içeriklerine de bağlıdır. Cu içeriği çok küçük ve Mg:Si oranı 1.73:1 olduğunda, MgSi fazı oluşur ve tüm Cu matriste çözünür; Cu içeriği yüksek ve Mg:Si oranı 1.08'den az olduğunda, W (AlCuMgsSi) fazı oluşabilir ve kalan Cu, CuAl'ı oluşturur; Cu içeriği yüksek ve Mg:Si oranı 1.73'ten büyük olduğunda, S (AlCuMg) ve CuAl fazları oluşabilir. W fazı, S fazından, CuAl fazından ve MgSi fazından farklıdır. Katı halde yalnızca kısmen çözünür ve güçlendirme etkisi MgSi fazınınki kadar büyük değildir.
Alaşıma Cu eklemek, sıcak işleme sırasında alaşımın plastisitesini önemli ölçüde iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda ısıl işlemin güçlendirme etkisini de artırır. Ayrıca ekstrüzyon etkisini bastırabilir ve Mn eklendikten sonra oluşan anizotropiyi azaltabilir.
3) Mn, Cr, Ti, Fe ve Zn'nin rolü
6XXX serisi A1 alaşımında bulunan eser elementler Mn, Cr ve Ti'yi içerirken, safsızlık elementleri ise ağırlıklı olarak Fe, Zn vb.'yi içermekte olup, bunların işlevleri aşağıdaki gibidir.
Mn: Alaşıma Mn eklemek mukavemeti, korozyon direncini, darbe tokluğunu ve bükülme özelliklerini iyileştirebilir. AlMg{{0}}.7Si1.0 alaşımına Cu ve Mn eklendiğinde, Mn içeriği %0,2'den az olduğunda, alaşımın mukavemeti Mn içeriğinin artmasıyla artar. Ancak, Mn içeriği artmaya devam ettikçe, Mn ve Si, Mg2Si fazını oluşturmak için gereken Si'nin bir kısmını kaybeden AlMnSi fazını oluşturur ve AlMnSi fazının güçlendirme etkisi Mg2Si fazınınkinden daha küçüktür. Bu nedenle, alaşımın güçlendirme etkisi azalır.
Mn ve Cu aynı anda eklendiğinde, mukavemetlendirme etkisi sadece Mn eklenmesi kadar iyi olmamakla birlikte, uzamayı artırabilir ve tavlanmış ürünün tane boyutunu iyileştirebilir.
Alaşıma Mn eklendiğinde, a fazında Mn'nin ciddi intrakristalin ayrışması nedeniyle, alaşımın yeniden kristalleşme süreci etkilenir ve tavlanmış ürünün tane irileşmesine neden olur. İnce taneli malzemeler elde etmek için, külçe Mn ayrışmasını ortadan kaldırmak için yüksek sıcaklıkta (550 derece) homojenleştirilmelidir. Tavlama sırasında hızlı bir şekilde ısıtmak daha iyidir.
Cr: Cr ve Mn'nin benzer etkileri vardır. Cr, tane sınırında Mg2Si fazının çökelmesini engeller, doğal yaşlanma sürecini geciktirir ve yapay yaşlanmadan sonra mukavemeti artırır. Cr, taneleri inceltip yeniden kristalleşmeden sonra taneleri inceltebilir, böylece alaşımın korozyon direncini artırır. Cr içeriği genellikle 0.15%~0.3%'tür.
Ti: 6XXX serisi alüminyum alaşımlarına {{0}.02%~0.1% Ti ve 0.01%~0.2% Cr eklenmesi külçenin sütunlu kristal yapısını azaltabilir, alaşımın dövme performansını iyileştirebilir ve ürünün tanelerini inceltebilir.
Fe: Az miktarda Fe ({{0}}.4%'ten az) taneleri rafine edebilir. Fe içeriği %0,7'yi aştığında, ürünün mukavemetini, esnekliğini ve korozyon direncini azaltan çözünmeyen (AlMnFeSi) bir faz oluşur. Alaşımda Fe bulunduğunda, eloksal işleminden sonra ürünün rengi bozulabilir.
Zn: Az miktardaki Zn safsızlığı alaşımın mukavemeti üzerinde çok az etkiye sahiptir ve içeriğinin %0,3'e kadar olmasına izin verilir.