نقش عناصر در آلیاژهای 7A03، 7A04، 7A09 و 7005، 7075، 7475، 7050، 7055

آلیاژهای آلومینیوم سری 7xxx آلیاژهای آلومینیومی با عنصر روی به عنوان عنصر آلیاژی اصلی هستند که عمدتاً از آلیاژهای سری Al-Zn-Mg و Al-Zn-Mg-Cu تشکیل شده اند. برخی از آلیاژها نیز دارای مقدار کمی منگنز، کروم، Zr، V، نقره، Ti و غیره هستند، متعلق به عملیات حرارتی می تواند آلیاژ آلومینیوم را تقویت کند. تقریباً 80 سری 7xxx پرکاربرد وجود دارد که عمدتاً آلیاژهای سری Al-Zn-Mg-Cu هستند که 74.3٪ از کل را تشکیل می دهند. به دلیل استحکام و سختی ویژه بالا، مقاومت در برابر خوردگی بهتر و خواص اولیه بالاتر، به مهمترین ماده ساختاری در این سری از آلیاژها تبدیل شده است. گریدهای رایج مورد استفاده عبارتند از 7A03، 7A04، 7A09 و 7005، 7075، 7475، 7050، 7055 و آلیاژهای دیگر. می توان آن را به محصولات نیمه تمام مانند صفحات، میله ها، سیم ها، لوله ها و آهنگری تبدیل کرد که عمدتاً برای مصالح ساختاری استفاده می شود.

1. آلیاژ سری Al-Zn-Mg

عناصر آلیاژی اصلی در آلیاژ Al-Zn-Mg روی و منیزیم، عناصر کمیاب اضافه شده منگنز، کروم، مس، زیرکونیوم و تیتانیوم و ناخالصی ها عمدتا آهن و سیلیکون هستند. حدود 20 آلیاژ متداول سری Al-Zn-Mg مانند 7003، 7004، 7005، 7008، 7108 و غیره وجود دارد. آلیاژهای سری Al-Zn-Mg دارای قابلیت تغییر شکل حرارتی خوب و دامنه خاموش شدن گسترده هستند. تحت شرایط عملیات حرارتی مناسب، Lower می تواند استحکام بالاتری به دست آورد. عملکرد جوش خوب، به طور کلی مقاومت در برابر خوردگی خوب، و تمایل به خوردگی کاربرد خاصی دارد. این یک آلیاژ آلومینیوم جوش پذیر با مقاومت بالا است. عمدتاً برای قطعات هواپیما و کشتی، زره خودرو، پل های شناور نظامی، وسایل نقلیه بالابر و غیره استفاده می شود.

1.1 عناصر آلیاژی اصلی

روی و منیزیم: در آلیاژهای سری Al-Zn-Mg، محتوای روی و منیزیم به طور کلی بیش از 7.5٪ نیست. با افزایش محتوای روی و منیزیم، استحکام و سختی آلیاژهای سری Al-Zn-Mg بسیار بهبود می یابد، اما انعطاف پذیری، مقاومت در برابر خوردگی تنشی و چقرمگی شکست کاهش می یابد. تمایل به خوردگی تنشی آلیاژها با مجموع محتویات روی و منیزیم مرتبط است. برای آلیاژهای با منیزیم بالا و روی کم یا روی زیاد و منیزیم کم، تا زمانی که مجموع محتویات روی و منیزیم بیش از 7.5٪ نباشد، آلیاژ مقاومت به خوردگی تنش خوبی دارد. محتوای روی و منیزیم نه تنها تعداد فازهای تقویتی را تعیین می کند، بلکه سرعت بحرانی کوئنچ را نیز تعیین می کند، بنابراین خود خاموشی و تغییرات عملکرد را در طول پیری تعیین می کند. آلیاژهای با محتوای روی کم (زیر 3 درصد) استحکام کم و ازدیاد طول دارند و هیچ استحکام آشکاری در طول پیری مصنوعی رخ نمی دهد. استحکام پیری کوئنچ w(Zn)=4%-6% و w(Mg)=2%-4% آلیاژ به سرعت خنک شدن خاموش بسیار حساس است. کوئنچ در هوا باعث کاهش استحکام آلیاژ و تنش زیاد می شود. تمایل به خوردگی آلیاژهای Al-Zn-Mg با افزایش دما نرم می شوند و مستعد خوردگی تنشی و خوردگی جدایی هستند. درجه خوردگی نیز با محتوای و نسبت روی و منیزیم در آلیاژ مرتبط است. روی و منیزیم حلالیت جامد بالایی در آلومینیوم دارند، اما به عنوان اجزای مستقل، روی و منیزیم به دلیل اثر ضعیف سخت شدن سن نمی توانند به سطح بالایی از استحکام برسند. هنگامی که روی و منیزیم با هم وجود دارند، یک سری فازهای جدید مانند α-Al، فاز η (MgZn2)، فاز T (Al2Mg3Zn3) و غیره تشکیل می شوند. فاز η و فاز T دارای انحلال پذیری بالاتر و رابطه دمایی آشکار در آلومینیوم هستند و اثر سخت شدن سن قوی دارند. حلالیت فاز η در آلومینیوم در دمای یوتکتیک 470 درجه سانتی گراد 28 درصد است، اما در دمای اتاق تنها 4 درصد است، بنابراین فاز η اثر پیری خاموش کننده بالایی دارد. در دمای 489 ℃، حلالیت فاز T در آلومینیوم 17٪ است. با کاهش دما، دمای اتاق تنها 1٪ است، بنابراین آلیاژ را می توان با عملیات حرارتی تقویت کرد. علاوه بر این، برای جلوگیری از تمایل به ترک در طی فرآیند ریخته‌گری، لازم است عناصر آلیاژی را به شدت کنترل کنید، سعی کنید محتوای مس و منگنز را در حد پایین محدوده مجاز استاندارد نگه دارید. افزایش محتوای منیزیم و کاهش نسبت روی به منیزیم. محتوای Si باید زیر 0.15٪ کنترل شود، در حالی که محتوای Fe نباید خیلی زیاد کنترل شود. با این حال، برای محدود کردن محدوده دمای جامد مایع انجماد و جلوگیری از تمایل به ترک خوردن، لازم است که Fe را از Si بیشتر کنیم، که معمولاً چنین است. علاوه بر این، تأثیر مقدار روی / منیزیم نیز برجسته تر است. مانند 7007 (6.0-7.0% Zn، 1.4-2.2% Mg، Zn/Mg=3.6). وقتی Zn+Mg 8.6-9.5% باشد و Zn/Mg حدود 1.75 باشد، مجموع به حداکثر مقدار می رسد. به طور خلاصه، به طور کلی، مقادیر Zn/Mg 1.5-2.5 معقول تر است. در این زمان، خواص مکانیکی آلیاژ، خواص مکانیکی جوش و ضریب تمایل به ترک ایده آل تر است.

1.2 عناصر آلیاژی کمیاب

مس: مقدار کمی مس به آلیاژ اضافه می شود تا پیری را تسریع کند، استحکام را بهبود بخشد و حساسیت به خاموش شدن را افزایش دهد. مس فرآیند پیری زودرس را تسریع می‌کند زیرا CuMgAl2 می‌تواند هسته‌ای باشد که منطقه GP را به فاز میانی سرعت می‌بخشد. محدوده دمای بازگشت آلیاژهای حاوی مس بیشتر از غیر پهنای آلیاژ مس است. افزودن مقدار کمی مس به آلیاژ می تواند مقاومت در برابر خوردگی تنش و استحکام کششی را بهبود بخشد، اما جوش پذیری آلیاژ کاهش می یابد. با این حال، مطالعات نشان داده است که محتوای کل روی، منیزیم و مس خواص آلیاژ را تعیین می کند. این نیز هدف آلیاژ را مشخص می کند. هنگامی که محتوای کل بیشتر از 9٪ باشد، استحکام بالا است، اما مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری و جوش پذیری خوب نیست. هنگامی که محتوای کل 6٪ - 8٪ است، استحکام هنوز بالاتر است، اما شکل پذیری و عملکرد جوش بسیار بهتر است. هنگامی که محتوای کل به 5٪ -6٪ کاهش می یابد، قابلیت پردازش عالی دارد و حساسیت به خوردگی تنش تقریباً از بین می رود. نقش مس در نسبت مشابه با روی است و بیشتر مس نیز در دو ترکیب MgZn2 و Al2Mg3Zn3 حل می شود.

منگنز و کروم: مقدار کمی منگنز و کروم تأثیر بسزایی بر ساختار و خواص آلیاژ دارد. این دو عنصر می توانند ذرات پراکنده را در طول همگن شدن و بازپخت شمش تولید کنند، مانع مهاجرت نابجایی ها و مرزهای دانه شوند، در نتیجه دمای تبلور مجدد را افزایش داده، به طور موثر از رشد دانه ها جلوگیری می کنند و می توانند دانه ها را تصفیه کنند. علاوه بر این، افزودن منگنز و کروم می تواند مقاومت در برابر خوردگی تنش آلیاژ را بهبود بخشد و تأثیر آن قابل توجه است. اگر منگنز و کروم همزمان اضافه شوند، اثر کاهش تمایل به خوردگی تنشی بهتر است. و افزودن Cr واضح تر از افزودن Mn است. مقدار کروم اضافه شده ترجیحا w(Cr) 0.1٪ -0.2٪ و محتوای منگنز w (Mn) 0.2٪ - 0.4٪ است.

وانادیم: V یک ترکیب نسوز فاز Al11V را در آلیاژ آلومینیوم تشکیل می دهد که در کریستال α(Al) توزیع می شود. با افزودن V، فاصله دندریت ثانویه آلیاژ ابتدا کاهش می یابد و سپس افزایش می یابد. پس از افزودن V، تعداد فازهای دوم توزیع شده در مرزهای دانه آلیاژ و مرزهای دندریت افزایش می یابد و شکل فازها به طور قابل توجهی تغییر می کند، از نوار دراز اصلی و شبکه ساده به نوارها، نقاط و بلوک های باریک. فاز ساختار شکل. افزودن مقدار مناسب V برای افزایش استحکام کششی و ازدیاد طول مفید است. دلیل اصلی این است که مقدار مناسب V فاصله دندریت ثانویه آلیاژ را کاهش می دهد و در تقویت دانه ریز نقش دارد و در نتیجه استحکام و انعطاف پذیری را بهبود می بخشد. در همان زمان، فاز Al11V ریز در ماتریس α(Al) رسوب می‌کند که یک میخ قوی برای دررفتگی دارد. اثر سوراخ کننده مانع از حرکت دررفتگی می شود. تنش برشی مورد نیاز برای لغزش نابجایی افزایش می یابد که در تقویت بارندگی نقش دارد. پس از افزودن V بیش از حد، استحکام کششی و ازدیاد طول آلیاژ کاهش می یابد. دو دلیل اصلی برای این امر وجود دارد. از یک طرف، V بیش از حد، فاصله دندریت ثانویه آلیاژ را دوباره بزرگ می کند و استحکام و انعطاف پذیری آلیاژ را کاهش می دهد. از طرف دیگر، هنگامی که V بیش از حد اضافه می شود، فاز بلوک نامنظم Al11V در ماتریس α(Al) رسوب می کند که باعث شکافتن ماتریس و کاهش خواص مکانیکی آلیاژ می شود. افزودن V باعث افزایش تعداد فازهای یوتکتیک در آلیاژ و تعداد لایه های مایع بین دانه ای در طول انجماد می شود. افزایش تعداد لایه های مایع می تواند توانایی جبران فاز مایع را در پایان انجماد افزایش دهد، به پر کردن مستقیم منافذ بین پل های بین دانه ای کمک کند، رشد جانبی پل های بین دانه ای را افزایش دهد، منافذ بین پل های بین دانه ای را کاهش دهد و از بین ببرد، نیروی پیوند بین دانه ای را افزایش دهد و آلیاژ را کاهش دهد. جبران تخلخل انقباض تولید شده در فرآیند انجماد، بهبود فشردگی ساختار آلیاژ و کاهش تمایل به ترک داغ آلیاژ مفید است.

زیرکونیوم: افزودن مقدار کمی زیرکونیوم می تواند به طور قابل توجهی جوش پذیری آلیاژهای Al-Zn-Mg را بهبود بخشد. هنگامی که 0.2% Zr به آلیاژ Al-5Zn-3Mg-0.35Cu-0.35Cr اضافه می شود، ترک های جوش به طور قابل توجهی کاهش می یابد. Zr همچنین می تواند دمای نهایی تبلور مجدد را افزایش دهد. در آلیاژ Al-4.5Zn-1.8Mg-0.6Mn، زمانی که w (Zr) بیشتر از 0.2% باشد، دمای تبلور مجدد نهایی آلیاژ بالاتر از 500 درجه سانتیگراد است. بنابراین، ماده پس از خاموش شدن همچنان ساختار تغییر شکل یافته را حفظ می کند. هنگام افزودن w(Zr) 0.1٪ -0.2٪ به آلیاژ Al-Zn-Mg حاوی منگنز، مقاومت در برابر خوردگی تنشی آلیاژ نیز می تواند بهبود یابد، اما اثر زیرکونیوم کمتر از کروم است.

تیتانیوم: افزودن Ti به آلیاژ می تواند دانه های کریستال را در حالت ریخته گری پالایش کند و جوش پذیری آلیاژ را بهبود بخشد، اما اثر آن کمتر از زیرکونیوم است. اگر تیتانیوم و زیرکونیوم به طور همزمان اضافه شوند، اثر بهتر است. در آلیاژ Al-5Zn-3Mg-0.3Cr-0.3Cu با محتوای w (Ti) 0.12٪، زمانی که مقدار w (Zr) از 0.15٪ بیشتر شود، آلیاژ جوش پذیری و کشیدگی بهتری دارد، که می توان با مقایسه کرد. تیتانیوم همچنین می تواند دمای تبلور مجدد آلیاژ را افزایش دهد.

اسکاندیم: عنصر Sc بر ساختار و خواص آلیاژ آلومینیوم تأثیر بسزایی دارد. ذرات Al3Sc اثر سخت شدن بارندگی بسیار قوی بر روی آلیاژهای آلومینیوم دارند. افزودن مقدار مناسبی از Sc به آلیاژ سری Al-Zn-Mg می تواند ذرات Al3Sc را رسوب دهد که کاملاً با ماتریس آلومینیوم موجود در آلیاژ منسجم هستند، که می تواند ساختار آلیاژ را به طور قابل توجهی اصلاح کند، اندازه، شکل و توزیع فاز اصلی تقویت کننده η را تغییر دهد و کریستال ها را کاهش دهد. هیچ پهنای باند بارشی وجود ندارد، که بدیهی است استحکام، انعطاف پذیری و پایداری آلیاژ در دمای بالا را بهبود می بخشد.

نقره: مقدار کمی نقره می تواند اثر افزایش سن آلیاژهای Al-Zn-Mg را تسریع کند و سطح سخت شدن سن را افزایش دهد. Ag همچنین می‌تواند فرآیند بارش پیری برخی آلیاژها را تغییر دهد، فاز انتقال η' را اصلاح کند و محدوده دمای پایدار منطقه GP را بهبود بخشد.

لیتیوم: لی سبک ترین فلز موجود در طبیعت است. افزودن Li به آلیاژهای آلومینیوم می تواند مدول الاستیک را تا حد زیادی افزایش دهد و چگالی را کاهش دهد. برای خواص سبک و مکانیکی آلیاژهای Al-Zn-Mg اهمیت مثبت دارد، اما مقدار اضافی باید به شدت کنترل شود.

1.3 عناصر ناخالصی

آهن: آهن می تواند مقاومت در برابر خوردگی و خواص مکانیکی آلیاژ را کاهش دهد، به ویژه برای آلیاژهایی با محتوای منگنز بالاتر. بنابراین، محتوای آهن باید تا حد امکان کاهش یابد، محدود به W (Si) باید به کمتر از 0.3٪ محدود شود. علاوه بر این، حتی اگر سختی، ازدیاد طول و چقرمگی شکست آلیاژ تغییر شکل یافته کاهش یابد. FeAl3 سوزنی شکل در ریخته‌گری در طول فرآیند پردازش و تغییر شکل شکسته نمی‌شود و شکنندگی آنها کاملاً حفظ می‌شود، بنابراین این پدیده که با افزایش میزان آهن، انعطاف‌پذیری کاهش می‌یابد بسیار قابل توجه است. Si می تواند استحکام آلیاژ را کاهش دهد و عملکرد خمشی را کاهش دهد و تمایل به ترک های جوشکاری را افزایش دهد. در ریخته گری های سریع سرد، ترکیبات حاوی آهن هم ریز و هم پراکنده هستند. بنابراین، آهن با محتوای بیش از 1.5٪ از یک طرف تردی حرارتی را کاهش می دهد و از طرف دیگر مقاومت به خوردگی تنشی را بهبود می بخشد. هنگامی که آهن و منگنز به طور همزمان اضافه می شود، استحکام آلیاژ کمی افزایش می یابد و ازدیاد طول نیز کاهش می یابد.

سیلیکون: افزودن Si می تواند به راحتی Mg2Si را با Mg موجود در آلیاژ تشکیل دهد و فاز تقویت کننده اصلی η (MgZn2) و فاز T (Al2Mg3Zn3) را در آلیاژ کاهش دهد و در نتیجه استحکام آلیاژ را کاهش دهد. و باعث کاهش عملکرد خمشی و افزایش تمایل به ترک های جوشکاری می شود. w (Si) باید به کمتر از 0.3٪ محدود شود.

2. آلیاژ Al-Zn-Mg-Cu

آلیاژ Al-Zn-Mg-Cu یک آلیاژ تقویتی قابل عملیات حرارتی است. عناصر تقویت کننده اصلی روی و منیزیم هستند. مس همچنین دارای اثر تقویتی خاصی است، اما عملکرد اصلی آن بهبود مقاومت در برابر خوردگی مواد است. همچنین تعداد کمی از عناصر کمیاب مانند منگنز، کروم، زیرکونیوم، وانادیم، تیتانیوم و بور در آلیاژ وجود دارد. آهن و سیلیکون عناصر ناخالصی آلیاژ هستند.

2.1 عناصر آلیاژی اصلی

روی و منیزیم: روی و منیزیم عناصر اصلی تقویت کننده هستند. هنگامی که آنها با هم وجود داشته باشند، فازهای (MgZn2) و T (Al2Mg3Zn3) را تشکیل می دهند. حلالیت و فاز T در آلومینیوم بسیار زیاد است و با افزایش و کاهش دما، افزایش محتوای روی و منیزیم می تواند استحکام و سختی را به میزان زیادی افزایش دهد، اما انعطاف پذیری، مقاومت در برابر خوردگی تنش و چقرمگی شکست کاهش می یابد. عموماً اعتقاد بر این است که در آلیاژهای سری Al-Zn-Mg-Cu محتوای روی بیشتر از 3 درصد، مس و منیزیم هر کدام بیشتر از 1 درصد و مس بیشتر از Mg است، فاز S تشکیل می شود. (MgZn2) زمانی ظاهر می شود که نسبت روی به منیزیم بیشتر از 2.2 باشد. اگر محتوای مس در آلیاژ کمتر از محتوای Mg و نسبت روی به منیزیم کمتر از 2.2 باشد، ساختار فقط α(Al)+T یوتکتیک است. برای آلیاژهای آلومینیوم با مقاومت بسیار بالا، زمانی که محتوای روی 7 تا 12 درصد، محتوای منیزیم 2 تا 3 درصد و نسبت روی به منیزیم بیشتر از 3.0 باشد، روی و منیزیم فاز اصلی تقویت (MgZn2) در آلیاژ را تشکیل می دهند. علاوه بر این، برخی از محققان سطح مقطع همدما 480 درجه سانتیگراد زاویه غنی از آلومینیوم Al-Zn-Mg-Cu را محاسبه و تأیید کرده اند. با افزایش محتوای روی و مقدار مس، ناحیه فاز α(Al) کوچک می شود و ناحیه فاز α(Al)+S(Al2CuMg) گسترش می یابد. و همچنین تاثیر مقدار روی/منیزیم روی خواص مکانیکی آلیاژهای Al-Zn-Mg-Cu نیز بسیار مهم است. با این حال، برای عملکرد کلی، مقدار Zn/Mg باید به طور مناسب کاهش یابد. به عنوان مثال آلیاژ 7178، Zn/Mg حدود 2.5 است که برای یکدیگر بهتر است. بنابراین همین امر در مورد آلیاژهای مشابه نیز صادق است. بنابراین، در آلیاژهای سری Al-Zn-Mg-Cu، مهم نیست که Zn+Mg در کدام بازه باشد، مقدار Zn/Mg بهینه وجود خواهد داشت. در این بازه و حداکثر هستند و این دو مقدار نزدیکترین و حداقل مقدار هستند. زمانی که مقدار روی/منیزیم کمتر از M باشد، با افزایش مقدار روی/منیزیم افزایش می‌یابد. هر چه این دو مقدار به حداقل مقدار نزدیکتر باشد. وقتی مقدار روی/منیزیم از M بیشتر باشد با افزایش مقدار روی/منیزیم کاهش می‌یابد و کاهش سریع است و با افزایش مقدار روی/منیزیم افزایش می‌یابد. برای اینکه آلیاژ درست شود و به خوبی منطبق شود، در استفاده یا تولید واقعی آلیاژ، مقدار Zn/Mg عموماً در بازه مربوطه کمی از مقدار M منحرف می شود و بخشی از استحکام قربانی بهبود می شود.

مس: افزودن عناصر آلیاژی مس می تواند به طور قابل توجهی پراکندگی فاز رسوبی را افزایش داده و ساختار بین دانه ای را بهبود بخشد. هنگامی که w(Zn)/w(Mg) بیشتر از 2.2 باشد و محتوای مس بیشتر از محتوای منیزیم باشد، مس و سایر عناصر می توانند فاز تقویت کننده S (Al2CuMg) برای افزایش استحکام آلیاژ ایجاد کنند، اما در حالت مخالف، فاز S است احتمال وجود بسیار کم است. مس همچنین می تواند حلالیت جامد روی و منیزیم را کاهش دهد و اختلاف پتانسیل بین مرز دانه و دانه را کاهش دهد. هنگامی که محتوای آن بیشتر از 1٪ باشد، همچنین می تواند تمایل به ترک خوردگی بین دانه ای را کاهش دهد و مقاومت در برابر خوردگی تنشی آلیاژ را بهبود بخشد. هنگامی که محتوای بیشتر از 1.5 پس از درصد باشد، مقاومت به خوردگی آلیاژ کاهش می یابد. زمانی که درصد اتمی مس و منیزیم در آلیاژ مس/منیزیم باشد

2.2 عناصر آلیاژی کمیاب

وانادیوم: V در آلیاژ آلومینیوم، Al1 را تشکیل می دهد

ترکیبات نسوز فاز 1V در بلورهای α(Al) توزیع می شوند. با افزودن V، فاصله دندریت ثانویه آلیاژ ابتدا کاهش می یابد و سپس افزایش می یابد. پس از افزودن V، تعداد فازهای دوم توزیع شده در مرزهای دانه آلیاژ و مرزهای دندریت افزایش می یابد و شکل فازها به طور قابل توجهی تغییر می کند، از نوار دراز اصلی و شبکه ساده به نوارها، نقاط و بلوک های باریک. فاز ساختار شکل. افزودن مقدار مناسب V برای افزایش استحکام کششی و ازدیاد طول مفید است. دلیل اصلی این است که مقدار مناسب V فاصله دندریت ثانویه آلیاژ را کاهش می دهد و در تقویت دانه ریز نقش دارد و در نتیجه استحکام و انعطاف پذیری را بهبود می بخشد. در همان زمان، فاز Al11V ریز در ماتریس α(Al) رسوب می‌کند که یک میخ قوی برای دررفتگی دارد. اثر سوراخ کننده مانع از حرکت دررفتگی می شود. تنش برشی مورد نیاز برای لغزش نابجایی را افزایش می دهد، در تقویت بارش نقش دارد، تعداد پل های بین دندریتی و تغییر شکل دندریت را افزایش می دهد، احتمال آسیب پل بین دانه ای ناشی از تنش انقباض انجماد را کاهش می دهد و همچنین می تواند کمیت فاز یوتکتیک را افزایش دهد. پس از افزودن V بیش از حد، استحکام کششی و ازدیاد طول آلیاژ کاهش می یابد. دو دلیل اصلی برای این امر وجود دارد. از یک طرف، V بیش از حد، فاصله دندریت ثانویه آلیاژ را دوباره بزرگ می کند و استحکام و انعطاف پذیری آلیاژ را کاهش می دهد. از طرف دیگر، هنگامی که مقدار زیادی V اضافه می شود، یک فاز بلوک Al11V نامنظم در ماتریس α(Al) رسوب می کند که اثر شکاف بر روی ماتریس دارد و در نتیجه خواص مکانیکی آلیاژ را کاهش می دهد. افزودن V باعث افزایش تعداد فازهای یوتکتیک در آلیاژ و تعداد لایه های مایع بین دانه ای در طول انجماد می شود. افزایش تعداد لایه های مایع می تواند توانایی جبران فاز مایع را در پایان انجماد افزایش دهد، به پر کردن مستقیم منافذ بین پل های بین دانه ای کمک کند، رشد جانبی پل های بین دانه ای را افزایش دهد، منافذ بین پل های بین دانه ای را کاهش دهد و از بین ببرد، نیروی پیوند بین دانه ای را افزایش دهد و آلیاژ را کاهش دهد. جبران تخلخل انقباض تولید شده در فرآیند انجماد، بهبود فشردگی ساختار آلیاژ و کاهش تمایل به ترک داغ آلیاژ مفید است. هنگامی که در هنگام ریخته‌گری آلیاژ Al-7.0Zn-2.5Mg-1.0Cu 0.1% V اضافه می‌شود، تمایل به ترک کمترین مقدار است. هنگام ریخته‌گری آلیاژ Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu، 0.05% V اضافه می‌شود، تمایل به ترک کمترین مقدار است.

منگنز، کروم: افزودن مقدار کمی منگنز، کروم و سایر عناصر تأثیر بسزایی بر ساختار و خواص آلیاژ دارد. این عناصر می توانند ذرات پراکنده را در طول بازپخت همگن شمش تولید کنند تا از مهاجرت نابجایی ها و مرزهای دانه جلوگیری شود، در نتیجه دمای تبلور مجدد را افزایش داده، به طور موثر از رشد دانه ها جلوگیری می کند، دانه ها را تصفیه می کند و اطمینان حاصل می کند که سازمان پس از کار گرم و عملیات حرارتی، استحکام غیر تبلور مجدد یا بهبود وضعیت تنش تا حدی بهبود یافته است. مقاومت از نظر بهبود مقاومت در برابر خوردگی تنشی، افزودن کروم تأثیر بهتری نسبت به افزودن منگنز دارد. افزودن w (Cr) 0.45 درصد عمر مقاومت در برابر خوردگی ده ها تا صدها برابر بیشتر از افزودن همان مقدار منگنز خواهد داشت. محتوای کروم در آلیاژ زیاد نیست، عمدتاً در حضور ترکیبات فلزی مانند (Crum)Al13 و (CrFe)Al7، که می تواند آلیاژ را تقویت کند، حساسیت ترک خوردگی تنش را کاهش دهد و مقدار KIC را افزایش دهد.

زیرکونیوم: Zr می تواند دمای تبلور مجدد آلیاژ را تا حد زیادی افزایش دهد. خواه تغییر شکل گرم یا سرد باشد، ساختار تبلور مجدد را می توان پس از عملیات حرارتی به دست آورد. زیرکونیوم همچنین می تواند سختی پذیری آلیاژ، جوش پذیری، چقرمگی شکست و مقاومت در برابر خوردگی تنشی را بهبود بخشد. عملکرد و غیره، Zr در طول انجماد آلیاژ، Al3Zr اولیه را رسوب می دهد. این یک عنصر افزودنی بسیار امیدوارکننده در آلیاژ Al-Zn-Mg-Cu است.

تیتانیوم و بور: تیتانیوم و بور دانه های کریستالی آلیاژ را در حالت ریخته گری تصفیه می کنند و دمای تبلور مجدد آلیاژ را افزایش می دهند.

نیکل: نیکل اغلب به صورت فاز Al3Ni در آلیاژهای Al-Zn-Mg-Cu وجود دارد. این مرحله اثر تسریع پیری و تقویت را دارد. هنگامی که محتوای فاز Al3Ni افزایش می یابد، A کاهش می یابد و Rm افزایش می یابد.

اسکاندیم: عنصر Sc فاز Al3Sc را در آلیاژ آلومینیوم تشکیل می دهد که اثر پالایش دانه بسیار آشکاری دارد. اگر محتوای Sc برای تشکیل فاز Al3Sc کافی نباشد، اثر پالایش دانه به آرامی پیش نمی‌رود و پس از بازپخت همگن‌سازی رسوب می‌کند. فاز پراکنده Al3Sc از تبلور مجدد جلوگیری می کند. مطالعات نشان داده است که اثر تقویتی Sc در آلیاژ Al-Zn-Mg-Cu-Zr عمدتاً از تقویت دانه ریز، تقویت زیرساختار و تقویت بارش ناشی می شود. علاوه بر این، Sc همچنین می تواند مقاومت جوشکاری و خوردگی آلیاژ را بهبود بخشد. در طی فرآیند همگن سازی آلیاژ، تعداد زیادی فاز ثانویه Al3Sc ریز، یکنواخت و پراکنده که به شکل شاهی آبی و منسجم با ماتریس هستند، رسوب می کنند. ذرات به شدت نابجایی ها و مرزهای دانه را سنجاق می کنند، مانع از تبلور مجدد آلیاژ می شوند و آلیاژ را در پس از محلول و پیری، سازمان زیرساخت تغییر شکل یافته هنوز حفظ می شود، یعنی سازمان الیاف فرآوری شده. وجود ساماندهی زیرسازی مانع حرکت نابجایی ها در کریستال خواهد شد. در نتیجه استحکام آلیاژ بهبود می یابد.

لیتیوم: عنصر لی بر آلیاژ اثر خاصی دارد. به طور کلی اعتقاد بر این است که عنصر Li می تواند از ناحیه GP جلوگیری کند و باعث تشکیل MgZn2 متقابل در طول پیری طبیعی شود. عنصر Li تاثیر مهمی بر سبکی آلیاژ دارد. هنگامی که محتوای Li کمتر از 1.7٪ باشد، '(Al3Li) جایگزین فاز' می شود که خواص مکانیکی را کاهش می دهد. هنگامی که بیشتر از 1.7٪ باشد، شکل یکنواخت و شکل یکنواخت فاز غنی از روی در ماتریس را می توان سرکوب کرد. درشت شدن فاز. بنابراین، محتوای لی عمومی 1.7٪ یک نقطه مرزی است. تا زمانی که مقدار لیتیوم به مقدار متوسطی برسد، لیتیوم و جاهای خالی گروه‌های Li-V را تشکیل می‌دهند که سرعت انتشار اتم‌های روی و منیزیم را کاهش می‌دهند، که برای توزیع پراکندگی مفید است.

2.3 عناصر ناخالصی

آهن و سیلیکون: در آلیاژهای آلومینیوم سری 7xxx، آهن و سیلیکون ناخالصی های مضر اجتناب ناپذیری هستند که FeAl3، Al7Cu2Fe، AlFeMnSi و سایر فازهای شکننده و ترکیبات یوتکتیکی نامحلول یا نسوز را در آلیاژ تشکیل می دهند. ناخالصی ها عمدتاً از مواد خام و ذوب می آیند. ابزار و تجهیزات مورد استفاده در ریخته گری. همچنین این ناخالصی ها (FeMn)Al6، (FeMn)Si2Al5، Al(FeMnCr) و سایر ترکیبات درشت را با منگنز و کروم تشکیل می دهند. FeAl3 اثر پالایش دانه را دارد، اما تأثیر بیشتری بر مقاومت در برابر خوردگی دارد. با افزایش محتوای فاز نامحلول و افزایش کسر حجمی فاز نامحلول، این فازهای دوم نامحلول در هنگام تغییر شکل شکسته و کشیده می شوند و یک ساختار نواری ظاهر می شود. ذرات به صورت خطی در امتداد جهت تغییر شکل قرار گرفته اند و از نوارهای کوتاه و غیر متصل تشکیل شده اند. از آنجایی که ذرات ناخالصی در داخل دانه ها و بر روی مرز دانه ها پخش می شوند، هنگامی که تغییر شکل پلاستیک رخ می دهد، منافذ در بخشی از مرز دانه-ماتریس ایجاد می شود و در نتیجه ریز ترک هایی ایجاد می شود که منشاء ترک ها می شوند. این اثر بسیار نامطلوب بر ازدیاد طول، به ویژه چقرمگی شکست آلیاژ دارد. علاوه بر این، افزودن Si به راحتی Mg2Si را با منیزیم موجود در آلیاژ تشکیل می دهد و فاز اصلی تقویت کننده η (MgZn2) و فاز T (Al2Mg3Zn3) را در آلیاژ کاهش می دهد و در نتیجه استحکام آلیاژ را کاهش می دهد. بنابراین در طراحی و تولید آلیاژ جدید، محتوای آهن و سیلیکون به شدت کنترل می شود. علاوه بر استفاده از مواد خام فلزی با خلوص بالا، اقداماتی نیز در طول فرآیند ذوب انجام شده است تا از مخلوط شدن این دو عنصر آلیاژی با آلیاژ جلوگیری شود. Fe, Si محتوا باید زیر 0.15٪ کنترل شود.