Осемте основни елемента, които влияят върху работата на алуминиевите сплави, са ванадий, калций, олово, калай, бисмут, антимон, берилий и натрий. В зависимост от предназначението на готовите алуминиеви рулони, по време на обработката се добавят различни елементи. Тези примесни елементи имат различни точки на топене и структури, образувайки различни съединения с алуминия, като по този начин оказват различно въздействие върху работата на алуминиевите сплави.
1. Метален елемент: Влиянието на медта
Медта е важен легиращ елемент и има известен ефект на укрепване на твърдия разтвор. Освен това, CuAl2, утаен по време на стареене, има значителен ефект на укрепване на стареенето. Съдържанието на мед в алуминиевите листове обикновено е между 2,5% и 5%. Укрепващият ефект е най-добър, когато съдържанието на мед е между 4% и 6,8%, така че повечето твърди алуминиеви сплави имат съдържание на мед в този диапазон.
2. Метален елемент: Влиянието на силиция
В системата от сплави Al-Mg2Si, в богатата на алуминий-секция на фазовата диаграма, максималната разтворимост на Mg2Si в алуминий е 1,85% и тя намалява бавно с понижаване на температурата. В кованите алуминиеви сплави силицият, добавен самостоятелно към алуминиевите листове, е ограничен до заваръчни материали, но силицийът, добавен към алуминия, също осигурява известен укрепващ ефект.
3. Метален елемент: Влиянието на магнезия
Магнезият има значително укрепващо действие спрямо алуминия. За всеки 1% увеличение на магнезия, якостта на опън се увеличава с около 34 MPa. Ако се добави по-малко от 1% манган, това може да осигури допълнително укрепване. Следователно, добавянето на манган позволява съдържанието на магнезий да бъде намалено, като същевременно намалява тенденцията за горещо напукване. Освен това, манганът помага на съединенията Mg5Al8 да се утаят по-равномерно, подобрявайки устойчивостта на корозия и ефективността на заваряване.
4. Метален елемент: Влиянието на мангана
Максималната разтворимост на манган в твърд разтвор е 1,82%. Якостта на сплавта непрекъснато нараства с разтворимостта и когато съдържанието на манган е 0,8%, удължението достига своя максимум. Al-Mn сплавите са дълго- и късо-стареещи закалени сплави, което означава, че не могат да бъдат укрепени чрез термична обработка.
5. Метален елемент: Ефектът на цинка
В системната фазова диаграма на сплавта Al-Zn при 275 градуса разтворимостта на цинка в алуминия е 31,6%, докато при 125 градуса тя намалява до 5,6%. Добавянето само на цинк към алуминия при условия на деформация има много ограничен ефект върху подобряването на якостта на алуминиевите сплави. Освен това има тенденция към корозионно напукване под напрежение, което ограничава приложението му.
6. Метален елемент: Ефектът на желязото и силиция
Желязото се добавя като легиращ елемент в Al-Cu-Mg-Ni-Fe ковани алуминиеви сплави, а силиций се добавя в Al-Mg-Si кован алуминий и Al-Si заваръчни пръти и алуминиеви-силициеви ковани сплави. В други алуминиеви сплави силицият и желязото са често срещани примеси и оказват значително влияние върху свойствата на сплавта. Те съществуват главно като FeCl3 и свободен силиций. Когато съдържанието на силиций е по-високо от желязото, се образува фазата -FeSiAl3 (или Fe2Si2Al9); когато съдържанието на желязо е по-високо от съдържанието на силиций, се образува фазата -Fe2SiAl8 (или Fe3Si2Al12). Неправилното съотношение на желязо към силиций може да причини пукнатини на отливката, а прекомерното съдържание на желязо в отливката може да направи отливката крехка.
7. Метален елемент: Ефектът на титан и бор
Титанът е често използвана добавка в алуминиевите сплави и се добавя под формата на основни сплави Al-Ti или Al-Ti-B. Титанът образува TiAl2 фазата с алуминия, служейки като не-спонтанно зародишно ядро по време на втвърдяване, което спомага за усъвършенстване на изкованата структура и микроструктурата на заваръчния шев. В Al-Ti сплавите критичното съдържание на титан, когато настъпи пакетна реакция, е около 0,15%. Ако присъства бор, това критично съдържание се намалява до 0,01%.
8. Метални елементи: Ефекти на хром и стронций
Хромът образува интерметални съединения като (CrFe)Al7 и (CrMn)Al12 в алуминиеви плочи, които възпрепятстват процесите на нуклеация и растеж по време на рекристализация, осигурявайки определени укрепващи ефекти на сплавта. Може също така да подобри здравината на сплавта и да намали податливостта към корозионно напукване под напрежение. Въпреки това, той повишава чувствителността на охлаждане и кара филма от анодния оксид да изглежда жълт. Съдържанието на хром в алуминиевите сплави обикновено не надвишава 0,35% и намалява с увеличаването на преходните елементи в сплавта. Добавянето на 0,015% до 0,03% стронций към екструдирани алуминиеви сплави трансформира -AlFeSi фазата в отливката в слитъка в -AlFeSi фаза с китайски-знак{11}}оформена, намалявайки времето за хомогенизиране на слитъка с 60% до 70%, подобрявайки механичните свойства и пластичната обработваемост на материал и подобряване на грапавостта на повърхността на продуктите. За високо-силициеви (10%–13%) деформирани алуминиеви сплави добавянето на 0,02% до 0,07% стронций може да минимизира първичните кристали и значително да подобри механичните свойства. Якостта на опън σb се увеличава от 233 MPa на 236 MPa, границата на провлачване σ0,2 се повишава от 204 MPa на 210 MPa, а удължението δ5 се увеличава от 9% на 12%. В хиперевтектичните Al-Si сплави добавянето на стронций може да намали размера на първичните силициеви частици, да подобри свойствата за пластична обработка и да улесни гладкото горещо и студено валцуване.
