バナジウムはアルミニウム合金中でVAl11耐火化合物を形成し、溶解・鋳造工程において結晶粒を微細化する役割を果たしますが、その効果はチタンやジルコニウムに比べて小さいです。また、バナジウムは再結晶組織を微細化し、再結晶温度を上昇させる効果もあります。
アルミニウム合金中のカルシウムの固溶度は極めて低く、アルミニウムとCaAl4化合物を形成します。カルシウムはアルミニウム合金の超塑性元素でもあります。カルシウムとシリコンは、アルミニウムに不溶性のCaSiを形成します。シリコンの固溶量が減少するため、工業用純アルミニウムの導電性はわずかに向上します。カルシウムはアルミニウム合金の切削性を向上させます。CaSi2はアルミニウム合金の熱処理強度を高めることはできません。微量のカルシウムは、溶融アルミニウム中の水素を除去するのに役立ちます。
鉛、スズ、ビスマスは低融点金属です。アルミニウムへの固溶度が低いため、合金の強度はわずかに低下しますが、切削性能を向上させることができます。ビスマスは凝固時に膨張するため、送り込みに有利です。高マグネシウム合金にビスマスを添加すると、「ナトリウム脆性」を防ぐことができます。
アンチモンは主に鋳造アルミニウム合金の改質剤として使用され、鍛造アルミニウム合金ではほとんど使用されていません。Al-Mg系鍛造アルミニウム合金では、ナトリウム脆化を防止するためにビスマスの代替としてのみ使用されています。一部のAl-Zn-Mg-Cu系合金にアンチモン元素を添加すると、熱間プレスおよび冷間プレスの性能が向上します。
ベリリウムは、鍛造アルミニウム合金の酸化膜構造を改善し、鋳造時の焼損や介在物を低減します。ベリリウムはアレルギー中毒を引き起こす可能性のある有毒元素です。そのため、食品や飲料に接触するアルミニウム合金にはベリリウムを含有させてはなりません。溶接材料中のベリリウム含有量は通常8μg/ml以下に管理されています。溶接ベースとして使用するアルミニウム合金においても、ベリリウム含有量を制御する必要があります。
ナトリウムはアルミニウムにほとんど溶けず、最大固溶度は0.0025％未満で、融点は低い（97.8℃）。合金中にナトリウムが存在する場合、凝固時に樹枝状結晶または粒界表面に吸着されます。熱処理中に粒界上のナトリウムは液体吸着層を形成し、脆性割れが発生するとNaAlSi化合物が生成され、遊離ナトリウムは存在せず、「ナトリウム脆性」は発生しません。マグネシウム含有量が2％を超えると、マグネシウムはシリコンを取り込んで遊離ナトリウムを沈殿させ、「ナトリウム脆性」を引き起こします。したがって、高マグネシウムアルミニウム合金では、ナトリウム塩フラックスを使用できません。「ナトリウム脆性」を防ぐ方法は、ナトリウムをNaClとしてスラグに排出し、ビスマスを添加してNa2Biとして金属マトリックスに入るようにする塩素処理法です。アンチモンを添加して Na3Sb を形成したり、希土類元素を添加しても同じ役割を果たすことができます。
MAT AluminumのMay Jiangによる編集
投稿日時: 2023年11月11日
