Osiem głównych pierwiastków wpływających na działanie stopów aluminium to wanad, wapń, ołów, cyna, bizmut, antymon, beryl i sód. W zależności od przeznaczenia gotowych kręgów aluminiowych, podczas przetwarzania dodawane są różne elementy. Te domieszki mają różną temperaturę topnienia i strukturę, tworząc różne związki z aluminium, co ma różny wpływ na działanie stopów aluminium.
1. Element metalu: wpływ miedzi
Miedź jest ważnym pierwiastkiem stopowym i ma pewne działanie wzmacniające roztwór stały. Dodatkowo wytrącony podczas starzenia CuAl2 ma istotne działanie wzmacniające proces starzenia. Zawartość miedzi w blachach aluminiowych wynosi zwykle od 2,5% do 5%. Efekt wzmocnienia jest najlepszy, gdy zawartość miedzi wynosi od 4% do 6,8%, więc większość twardych stopów aluminium ma zawartość miedzi w tym zakresie.
2. Element metalu: wpływ krzemu
W układzie stopowym Al-Mg2Si, w bogatej w aluminium- części diagramu fazowego, maksymalna rozpuszczalność Mg2Si w aluminium wynosi 1,85% i maleje powoli wraz ze spadkiem temperatury. W przypadku kutych stopów aluminium krzem dodawany sam do blach aluminiowych ogranicza się do materiałów spawalniczych, ale krzem dodany do aluminium zapewnia również pewien efekt wzmacniający.
3. Pierwiastek metalu: wpływ magnezu
Magnez ma znaczący wpływ wzmacniający na aluminium. Na każdy 1% wzrost zawartości magnezu wytrzymałość na rozciąganie wzrasta o około 34 MPa. Jeśli doda się mniej niż 1% manganu, może to zapewnić dodatkowe wzmocnienie. Dlatego dodatek manganu pozwala na zmniejszenie zawartości magnezu, jednocześnie zmniejszając tendencję do pękania na gorąco. Dodatkowo mangan pomaga związkom Mg5Al8 wytrącać się bardziej równomiernie, poprawiając odporność na korozję i wydajność spawania.
4. Pierwiastek metalu: wpływ manganu
Maksymalna rozpuszczalność manganu w roztworze stałym wynosi 1,82%. Wytrzymałość stopu stale rośnie wraz z rozpuszczalnością, a gdy zawartość manganu wynosi 0,8%, wydłużenie osiąga maksimum. Stopy Al-Mn są stopami utwardzanymi długo- i krótko-, co oznacza, że nie można ich wzmocnić poprzez obróbkę cieplną.
5. Pierwiastek metalu: wpływ cynku
Na diagramie fazowym układu stopu Al-Zn w temperaturze 275 stopni rozpuszczalność cynku w aluminium wynosi 31,6%, natomiast w temperaturze 125 stopni spada do 5,6%. Dodatek samego cynku do aluminium w warunkach odkształcenia ma bardzo ograniczony wpływ na poprawę wytrzymałości stopów aluminium. Dodatkowo istnieje tendencja do pękania korozyjnego naprężeniowego, co ogranicza jego zastosowanie.
6. Pierwiastek metalu: wpływ żelaza i krzemu
Żelazo dodaje się jako pierwiastek stopowy do przetworzonych stopów aluminium Al-Cu-Mg-Ni-Fe, a krzem dodaje się do przerobionych aluminium Al-Mg-Si i prętów spawalniczych Al-Si oraz aluminium-kutych stopów krzemu. W innych stopach aluminium krzem i żelazo są powszechnymi zanieczyszczeniami i mają znaczący wpływ na właściwości stopów. Występują głównie jako FeCl3 i wolny krzem. Gdy zawartość krzemu jest wyższa niż żelaza, tworzy się faza -FeSiAl3 (lub Fe2Si2Al9); gdy zawartość żelaza jest wyższa niż krzemu, tworzy się faza -Fe2SiAl8 (lub Fe3Si2Al12). Niewłaściwy stosunek żelaza do krzemu może powodować pęknięcia odlewu, a nadmierna zawartość żelaza w odlewie aluminiowym może powodować kruchość odlewu.
7. Pierwiastek metalu: wpływ tytanu i boru
Tytan jest powszechnie stosowanym dodatkiem do stopów aluminium i jest dodawany w postaci przedstopów Al-Ti lub Al-Ti-B. Tytan tworzy fazę TiAl2 z aluminium, służąc jako-spontaniczny rdzeń zarodkujący podczas krzepnięcia, co pomaga udoskonalić kutą strukturę i mikrostrukturę spoiny. W stopach Al-Ti krytyczna zawartość tytanu, gdy zachodzi reakcja pakowania, wynosi około 0,15%. Jeśli obecny jest bor, ta krytyczna zawartość zmniejsza się do zaledwie 0,01%.
8. Pierwiastki metalowe: działanie chromu i strontu
Chrom tworzy w płytach aluminiowych związki międzymetaliczne, takie jak (CrFe)Al7 i (CrMn)Al12, które utrudniają procesy zarodkowania i wzrostu podczas rekrystalizacji, zapewniając stopowi pewne działanie wzmacniające. Może również poprawić wytrzymałość stopu i zmniejszyć podatność na pękanie korozyjne naprężeniowe. Zwiększa jednak czułość hartowania i powoduje, że anodowa warstwa tlenku wygląda na żółtą. Zawartość chromu w stopach aluminium na ogół nie przekracza 0,35% i maleje wraz ze wzrostem zawartości pierwiastków przejściowych w stopie. Dodanie 0,015% do 0,03% strontu do wytłaczanych stopów aluminium przekształca fazę -AlFeSi we wlewku odlewniczym w fazę AlFeSi o chińskim-charakterze-kształtnym-, skracając czas homogenizacji wlewka o 60–70%, poprawiając właściwości mechaniczne i podatność na plastyczną obróbkę materiału oraz poprawiając powierzchnię szorstkość produktów. W przypadku stopów aluminium o wysokiej-krzemie (10–13%) dodawanych do obróbki plastycznej, dodanie od 0,02% do 0,07% strontu może zminimalizować liczbę kryształów pierwotnych i znacznie poprawić właściwości mechaniczne. Wytrzymałość na rozciąganie σb wzrasta z 233 MPa do 236 MPa, granica plastyczności σ0,2 wzrasta z 204 MPa do 210 MPa, a wydłużenie δ5 wzrasta z 9% do 12%. W nadeutektycznych stopach Al-Si dodatek strontu może zmniejszyć rozmiar pierwotnych cząstek krzemu, poprawić właściwości w zakresie przetwarzania tworzyw sztucznych i ułatwić gładkie walcowanie na gorąco i na zimno.
