Kahdeksan pääelementtiä, jotka vaikuttavat alumiiniseosten suorituskykyyn, ovat vanadiini, kalsium, lyijy, tina, vismutti, antimoni, beryllium ja natrium. Valmiiden alumiinikelojen käyttötarkoituksen mukaan erilaisia elementtejä lisätään käsittelyn aikana. Näillä epäpuhtauksilla on erilaiset sulamispisteet ja rakenteet, ja ne muodostavat erilaisia yhdisteitä alumiinin kanssa, jolloin niillä on erilaisia vaikutuksia alumiiniseosten suorituskykyyn.
1. Metallielementti: kuparin vaikutus
Kupari on tärkeä seosaine ja sillä on tietty kiinteä liuosta vahvistava vaikutus. Lisäksi vanhenemisen aikana saostuneella CuAl2:lla on merkittävä ikääntymistä vahvistava vaikutus. Alumiinilevyjen kuparipitoisuus on yleensä 2,5-5 %. Vahvistusvaikutus on paras, kun kuparipitoisuus on 4–6,8 %, joten useimpien kovien alumiiniseosten kuparipitoisuus on tällä alueella.
2. Metallielementti: Piin vaikutus
Al-Mg2Si-seosjärjestelmässä faasikaavion alumiini-rikkaassa osassa Mg2Si:n suurin liukoisuus alumiiniin on 1,85 %, ja se pienenee hitaasti lämpötilan laskeessa. Muokatuissa alumiiniseoksissa yksinään alumiinilevyihin lisätty pii rajoittuu hitsausmateriaaleihin, mutta alumiiniin lisätyllä piillä on myös tietty vahvistava vaikutus.
3. Metallielementti: Magnesiumin vaikutus
Magnesiumilla on merkittävä alumiinia vahvistava vaikutus. Jokaista 1 % magnesiumin lisäystä kohti vetolujuus kasvaa noin 34 MPa. Jos mangaania lisätään alle 1 %, se voi antaa lisävahvistusta. Siksi mangaanin lisääminen mahdollistaa magnesiumpitoisuuden alenemisen ja samalla vähentää kuumahalkeilutaipumusta. Lisäksi mangaani auttaa Mg5Al8-yhdisteitä saostumaan tasaisemmin, mikä parantaa korroosionkestävyyttä ja hitsaustehoa.
4. Metallielementti: Mangaanin vaikutus
Mangaanin suurin liukoisuus kiinteään liuokseen on 1,82 %. Seoksen lujuus kasvaa jatkuvasti liukoisuuden myötä, ja kun mangaanipitoisuus on 0,8 %, venymä saavuttaa maksiminsa. Al-Mn-seokset ovat pitkiä- ja lyhyt-vanhennettuja karkaistuja seoksia, joten niitä ei voida vahvistaa lämpökäsittelyllä.
5. Metallielementti: Sinkin vaikutus
Al-Zn-seosjärjestelmän vaihekaaviossa sinkin liukoisuus alumiiniin on 275 asteessa 31,6 %, kun taas 125 asteessa se laskee 5,6 prosenttiin. Pelkästään sinkin lisäämisellä alumiiniin muodonmuutosolosuhteissa on hyvin rajallinen vaikutus alumiiniseosten lujuuden parantamiseen. Lisäksi on taipumus jännityskorroosiohalkeilulle, mikä rajoittaa sen käyttöä.
6. Metallielementti: raudan ja piin vaikutus
Rautaa lisätään seosaineena Al-Cu-Mg-Ni-Fe-muokattuun alumiiniseokseen, ja piitä lisätään Al-Mg-Si-muokattuun alumiiniin ja Al-Si-hitsaustangoihin ja alumiini-silikoneihin. Muissa alumiiniseoksissa pii ja rauta ovat yleisiä epäpuhtauksia ja niillä on merkittävä vaikutus metalliseoksen ominaisuuksiin. Ne esiintyvät pääasiassa FeCl3:na ja vapaana piinä. Kun piipitoisuus on korkeampi kuin rauta, muodostuu -FeSiAl3 (tai Fe2Si2Al9) -faasi; kun rautapitoisuus on korkeampi kuin pii, muodostuu -Fe2SiAl8- (tai Fe3Si2Al12)-faasi. Väärä raudan ja piin suhde voi aiheuttaa valuhalkeamia, ja liiallinen rautapitoisuus valetussa alumiinissa voi tehdä valukappaleesta hauras.
7. Metallielementti: Titaanin ja boorin vaikutus
Titaani on yleisesti käytetty lisäaine alumiiniseoksissa, ja se lisätään Al-Ti- tai Al-Ti-B-pääseosten muodossa. Titaani muodostaa alumiinin kanssa TiAl2-faasin, joka toimii ei--spontaanina ytimenä jähmettymisen aikana, mikä auttaa jalostamaan taotturakennetta ja hitsin mikrorakennetta. Al-Ti-seoksissa titaanin kriittinen pitoisuus pakkausreaktion tapahtuessa on noin 0,15 %. Jos booria on läsnä, tämä kriittinen pitoisuus pienenee niinkin alhaiseksi kuin 0,01 %.
8. Metallielementit: kromin ja strontiumin vaikutukset
Kromi muodostaa alumiinilevyihin metallien välisiä yhdisteitä, kuten (CrFe)Al7 ja (CrMn)Al12, jotka estävät ydintymis- ja kasvuprosesseja uudelleenkiteytymisen aikana ja tarjoavat lejeeringille tiettyjä vahvistavia vaikutuksia. Se voi myös parantaa metalliseoksen sitkeyttä ja vähentää alttiutta jännityskorroosiohalkeilulle. Se kuitenkin lisää sammutusherkkyyttä ja saa anodisen oksidikalvon näyttämään keltaiselta. Alumiiniseosten kromipitoisuus ei yleensä ylitä 0,35 % ja se vähenee siirtymäelementtien lisääntyessä lejeeringissä. 0,015–0,03 % strontiumin lisääminen ekstrudoituihin alumiiniseoksiin muuttaa valuharkon -AlFeSi-faasin kiinalaisen-luonteen-muotoiseksi -AlFeSi-faasiksi, mikä lyhentää materiaalin mekaanista homogenointiaikaa ja materiaalin työstettävyyttä 7 % ja työstettävyyttä 0 6 %. parantaa tuotteiden pinnan karheutta. Muokatuissa alumiiniseoksissa, joissa on paljon piitä (10–13 %), 0,02–0,07 % strontiumin lisääminen voi minimoida primaarikiteet ja parantaa merkittävästi mekaanisia ominaisuuksia. Vetolujuus σb kasvaa 233 MPa:sta 236 MPa:iin, myötöraja σ0,2 nousee 204 MPa:sta 210 MPa:iin ja venymä δ5 kasvaa 9 %:sta 12 %:iin. Hypereutektisissa Al-Si-seoksissa strontiumin lisääminen voi pienentää primääristen piihiukkasten kokoa, parantaa muovin käsittelyominaisuuksia ja helpottaa tasaista kuumavalssausta ja kylmävalssausta.
