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 готовата алуминиева намотка, по време на обработката се добавят различни елементи. Тези примесни елементи, поради техните различни точки на топене и различни структури, образуват различни съединения с алуминия и по този начин имат различни ефекти върху работата на алуминиевата сплав.
1. Метален елемент: Влиянието на медта
Медта е важен легиращ елемент и осигурява известно укрепване на твърдия разтвор. В допълнение, CuAl2, който се утаява по време на стареене, има значително укрепващо стареенето действие. Съдържанието на мед в алуминиевите плочи обикновено е между 2,5% и 5%. Когато съдържанието на мед е между 4% и 6,8%, укрепващият ефект е оптимален, поради което повечето твърди алуминиеви сплави имат съдържание на мед в този диапазон.
2. Метален елемент: Влиянието на силиция
За системи от сплави Al-Mg2Si, според фазовата диаграма на сплавта, максималната разтворимост на Mg2Si в алуминия е 1,85% и намалява бавно с намаляване на температурата. В деформираните алуминиеви сплави силицийът сам по себе си се добавя главно към алуминиеви плочи за заваръчни материали, но добавянето на силиций към алуминия също осигурява известен укрепващ ефект.
3. Метални елементи: Ефектът на магнезия
Магнезият има значително укрепващо действие спрямо алуминия. За всеки 1% увеличение на магнезия, якостта на опън се повишава с около 34 MPa. Ако се добави по-малко от 1% манган, това може да засили укрепващия ефект. Следователно, след добавяне на манган, съдържанието на магнезий може да бъде намалено, което също намалява риска от горещо напукване. Освен това, манганът може да помогне на съединенията Mg5Al8 да се утаят по-равномерно, подобрявайки устойчивостта на корозия и заваряемостта.
4. Метални елементи: Ефектът на мангана
Манганът има максимална разтворимост от 1,82% в твърд разтвор. Якостта на сплавта продължава да се увеличава с повече разтворен манган, а удължението достига своя връх при 0,8% манган. Al-Mn сплавите са естествено втвърдени-на стареене без топлинна обработка, което означава, че не могат да бъдат подсилени чрез топлинна обработка.
5. Метални елементи: Ефектът на цинка
В системата от сплави Al-Zn разтворимостта на цинк в алуминий е 31,6% при 275 градуса в богатата на алуминий-област на равновесната фазова диаграма, но спада до 5,6% при 125 градуса. Когато цинкът се добавя само към алуминия, неговият принос за укрепване на сплавта при деформация е много ограничен и също така има тенденция да причинява корозионно напукване, което ограничава употребата му.
6. Метални елементи: Ефектите на желязото и силиция
Като легиращи елементи се добавят желязо в Al-Cu-Mg-Ni-Fe ковани алуминиеви сплави и силиций в Al-Mg-Si кован алуминий и Al-Si заваръчни пръти и алуминиеви-силициеви сплави за коване. В други алуминиеви сплави силицият и желязото са често срещани примеси, които значително влияят на 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), докато ако съдържанието на желязо е по-високо от това на силиций, се образува фазата -Fe2SiAl8 (или Fe3Si2Al12). Неподходящите съотношения на желязо-към-силиций могат да причинят напукване на отливките, а твърде много желязо в лятия алуминий може да направи отливките крехки.
7. Метални елементи: Ефектите на титан и бор
Титанът е често добавян елемент в алуминиевите сплави, обикновено под формата на основни сплави Al-Ti или Al-Ti-B. Титанът образува TiAl2 фазата с алуминия, служейки като не-спонтанен нуклеационен център по време на кристализация и спомагайки за усъвършенстване на кованата и заварена структура. В Al-Ti сплавите критичното съдържание на титан за образуване на свръхпроводяща реакция е около 0,15%, но ако присъства бор, това намалява до 0,01%.
8. Метални елементи: Ефектите на хрома и стронция
Хромът образува интерметални съединения като (CrFe)Al7 и (CrMn)Al12 в алуминиеви листове, които възпрепятстват процесите на нуклеация и растеж на рекристализация. Това осигурява известно укрепване на сплавта, подобрява издръжливостта на сплавта и намалява чувствителността към корозионно напукване под напрежение. Въпреки това, той също така увеличава чувствителността на охлаждане и кара анодизирания филм да изглежда жълт. Добавянето на хром в алуминиевите сплави обикновено е не повече от 0,35% и намалява с увеличаване на количеството на преходните елементи в сплавта. Добавянето на 0,015%–0,03% стронций към алуминиеви сплави за екструдиране трансформира -AlFeSi фазата в отлети блокове в -AlFeSi фаза с форма на китайски-знак{11}}, намалявайки времето за хомогенизиране на отливките с 60%–70% и подобрявайки механичните свойства и пластичната обработваемост на материала, както и грапавостта на повърхността на продуктите. За силно -силициеви (10%–13%) деформирани алуминиеви сплави добавянето на 0,02%–0,07% стронций може да минимизира първичните кристали и значително да подобри механичните свойства: крайната якост на опън σb нараства от 233 MPa на 236 MPa, границата на провлачване σ0,2 се увеличава от 204 MPa на 210 MPa, и удължението δ5 преминава от 9% до 12%. В хиперевтектичните Al-Si сплави добавянето на стронций може да намали размера на първичните силициеви частици, да подобри пластичната обработваемост и да позволи гладко горещо и студено валцуване.
