آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x (6xx.x series) گروهی از آلیاژهای پایه آلومینیوم و از خانواده آلیاژهای آلومینیوم ریختگی (Cast Aluminum Alloys) هستند که قابلیت ریخته گری و نسبت استحکام به وزن بالایی دارند .
آلیاژهای آلومینیوم گروه ۶xx.x به آلیاژهای آلومینیوم منیزیم سیلیسیم (AlMgSi Alloys) نیز معروف‌اند.
در میان آلیاژهای آلومینیوم ریختگی گروه‌هایی که در آنها سیلیسیم بعنوان عنصر اصلی حضور دارد ، محبوبیت بیشتری در صنعت دارند . دلیل این امر این است که عنصر سیلیسیم قابلیت ریخته گری عالی ایجاد می‌کند . آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x یکی از این آلیاژها است .
ریخته گری آلیاژهای آلومینیوم سیلیسیم منیزیم
در بالا گفتیم که عنصر سیلیسیم قابلیت ریختگی عالی در آلیاژ ایجاد می‌کند . دلایل این امر عبارتند از :
- افزایش سیالیت
- ایجاد انقباض کم در حین ریخته گری آلیاژهای آلومینیوم گروه ۶xx.x
- مقاومت به ترک گرم خوب
- خواص تغذیه گذاری خوب
دیاگرام فازی آلومینیوم منیزیم سیلیسیم (Al-Mg-Si phase diagrame)
شکل ۱ دیاگرام سه فازی آلومینیوم-منیزیم-سیلیسیم یا دیاگرام فازی مربوط به آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x را نشان می‌دهد .
شکل ۱ : دیاگرام فازی Al-Mg-Si a) لیکوئیدوس b) سالیدوس و c) corner آلومینیوم .
شکل ۱ : دیاگرام فازی Al-Mg-Si a) لیکوئیدوس b) سالیدوس و c) corner آلومینیوم .
بر طبق شکل آلومینیوم می‌تواند با فازهای Mg2Si ، Al8Mg5 و سیلیسیم در تعادل باشد .
انواع آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x
آلیاژهای آلومینیوم ۶xx.x حاوی عناصر آلومینیوم ، سیلیسیم و منیزیم هستند . آلیاژ AlSiMg0.3 و آلیاژ AlSi7Mg نمونه‌ای از این آلیاژها است .
خواص آلیاژهای Al-Mg-Si (Al-Mg-Si alloy properties)
آلیاژهای آلومینیوم منیزیم سیلیسیم (Al-Mg-Si alloy) گروهی از فلزات و آلیاژها هستند که بدلیل خواص مطلوب محبوبیت زیادی دارند . مهمترین خواص آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x در ادامه مطرح شده است .
- قابلیت ریخته گری عالی
- سختی ذاتی
- مقاومت به خوردگی خوب
- نسبت استحکام به وزن بالا
خواص سایشی آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x
ذرات سیلیسیم موجود در آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم-سیلیسیم سختی بالایی دارند و خواص سایشی آلیاژهای آلومینیوم را بهبود می‌بخشند .
استحکام آلیاژهای آلومینیوم ریختگی ۶xx.x
افزودن منیزیم به آلیاژهای آلومینیوم سیلیسیم و بدنبال آن پیرسازی این آلیاژ منجر به تشکیل رسوبات Mg2Si می‌شود . این امر در آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x نیز صادق است .
وجود منیزیم و سیلیسیم در آلیاژهای آلومینیوم منجر به تشکیل فاز سخت بین فلزی Mg2Si و رسوب آن در زمینه آلومینیوم α می‌شود . این رسوبات استحکام تسلیم آلیاژ را افزایش می‌دهند . برخی از خصوصیات این ترکیب در جدول ۱ ارائه شده است .
جدول ۱ : خواص ترکیب Mg2Si .
شکل ۲ بخش شبه دوتایی (Pseudo-binary) آلیاژ AlSiMg0.3 که در گروه آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x قرار می‌گیرد را نشان می‌دهد .
شکل ۲ : بخش شبه دوتایی سیستم Al-Si-Mg0.3 .
در این شکل فاصله دمایی انجماد حدود ۶۰ درجه سانتی گراد است . دمای تشکیل نیمه جامد (TSS) در کسر مایع و جامد ۵۰ درصد ، حدودا ۵۸۰ درجه سانتی گراد است .
حلالیت منیزیم در آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x
همانطور که در بالا ذکر شد ، با افزایش محتوای منیزیم استحکام تسلیم آلیاژهای آلومینیوم-منیزیم-سیلیسیم افزایش می‌یابد . بیشترین مقدار حلالیت عنصر منیزیم در فاز آلفای آلومینیوم در حضور همزمان سیلیسیم و Mg2Si در دمای ۵۵۵ درجه سانتی گراد ۰.۴۵ (شکل ۳) تا ۰.۷۵ (شکل ۴) درصد وزنی است .
شکل ۳ : بخش شبه دوتایی سیستم AlSi7Mg .
شکل ۴ : حد حلالیت منیزیم و سیلیسیم در فاز آلفای آلومینیوم در شرایط تعادل سیلیسیم و Mg2Si .
در آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x مقدار منیزیمی که نتواند در زمینه حل شود ، منجر به تشکیل ترکیبات بین فلزی نامطلوب (مانند فاز π) می‌شود .
عناصری مانند آهن مخرب ترین عناصر برای آلیاژهای آلومینیوم منیزیم سیلیسیم هستند و منجر به تشکیل ترکیبات بین فلزی زیر می‌شوند .
- α(Fe2SiAl8)
- β(FeSiAl5) : کاهش خواص مکانیکی به ویژه انعطاف پذیری و چقرمگی شکست .
- π(FeMg3Si6Al8)
کاربرد آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x در صنعت خودرو
- استفاده در بدنه خودروها به منظور کاهش وزن ، کاهش سوخت و کاهش انتشار دی اکسید کربن .
- استفاده در موتور خودرو .
- ساخت سرسیلندر .
آلیاژهای آلومینیوم سری ۶xx.x که به آلیاژهای آلومینیوم منیزیم سیلیسیم (AlMgSi Alloys) نیز معروف‌اند ، دارای خواص مطلوبی مانند سختی بالا ، نسبت استحکام به وزن بالا ، مقاومت به خوردگی خوب و استحکام بالا هستند . این آلیاژها بدلیل خواص مطلوبی که دارند در صنایع خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند .
منابع
۱. https://www.totalmateria.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=ktn&NM=348
۲. Casting aluminum alloys, Vadim S. Zolotorevsky, Nikolai A. Belov and Michael V. Glazoff