青島景順誠金屬制品有限公司
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鋁合金中的各種元素有什么作用?

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發表時間:2019-02-24 09:40作者:景順誠鋁合金鑄造廠來源:青島景順誠金屬匯編網址:http://www.arhiohdb.icu
文章附圖

在各金屬元素之中,對鋁合金性能影響較大的元素有銅(Cu)、鎂(Mg)、硅(Si)、錳(Mn)、鋅(Zn)等,今天景順誠鑄鋁廠就來談談這幾個金屬元素對鋁合金性能的影響。?

鋁合金鑄造

銅元素Cu

鋁銅合金富鋁部分548時,銅在鋁中的最大溶解度為5.65%,溫度降到302時,銅的溶解度為0.45%。銅是重要的合金元素,有一定的固溶強化效果,此外時效析出的CuAl2有著明顯的時效強化效果。鋁合金中銅含量通常在2.5%~5%,銅含量在4%~6.8%時強化效果最好,所以大部分硬鋁合金的含銅量處于這范圍。

鋁銅合金中可以含有較少的硅、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。

優點:增加含銅量,提高合金的流動性,抗拉強度和硬度,使機械性能得以提高,切削性變好。

缺點:降低耐蝕性和塑形,使熱裂傾向增大。

硅元素Si

Al—Si合金系富鋁部分在共晶溫度577時,硅在固溶體中的最大溶解度為1.65%。盡管溶解度隨溫度降低而減少,介這類合金一般是不能熱處理強化的。鋁硅合金具有極好的鑄造性能和抗蝕性。

若鎂和硅同時加入鋁中形成鋁鎂硅系合金,強化相為MgSi。鎂和硅的質量比為1.73∶1。設計Al-Mg-Si系合金成分時,基體上按此比例配置鎂和硅的含量。有的Al-Mg-Si合金,為了提高強度,加入適量的銅,同時加入適量的鉻以抵消銅對抗蝕性的不利影響。

Al-Mg2Si合金系合金平衡相圖富鋁部分Mg2Si在鋁中的最大溶解度為1.85%,且隨溫度的降低而減速小。

變形鋁合金中,硅單獨加入鋁中只限于焊接材料,硅加入鋁中亦有一定的強化作用。

優點:改善合金的鑄造性能,硅與鋁能組成固溶體,提高合金的高溫造型性,減少收縮率,無熱裂傾向。二元鋁基合金有高的耐蝕性。改善抗拉強度、硬度、切削性以及高溫時強度,而使延伸率降低。硅還是改善流動性能的主要成份,從共晶到過共晶都能得到最好的流動性。

缺點:結晶析出的硅(Si)易出現游離硅的硬質點,使切削性變差,高硅鋁合金對鑄件坩堝的熔蝕作用嚴重。

鎂元素Mg

Al-Mg合金系平衡相圖富鋁部分盡管溶解度曲線表明,鎂在鋁中的溶解度隨溫度下降而大大地變小,但是在大部分工業用變形鋁合金中,鎂的含量均小于6%,而硅含量也低,這類合金是不能熱處理強化的,但是可焊性良好,抗蝕性也好,并有中等強度。

鎂對鋁的強化是明顯的,每增加1%鎂,抗拉強度大約升高瞻遠34MPa。如果加入1%以下的錳,可能補充強化作用。因此加錳后可降低鎂含量,同時可降低熱裂傾向,另外錳還可以使Mg5Al8化合物均勻沉淀,改善抗蝕性和焊接性能。

優點:提高抗拉強度和屈服極限,提高合金的切削加工性。

缺點:Mg2Si會使鑄件變脆。

錳元素Mn

Al-Mn合金系平平衡相圖部分在共晶溫度658時,錳在固溶體中的最大溶解度為1.82%。合金強度隨溶解度增加不斷增加,錳含量為0.8%時,延伸率達最大值。Al-Mn合金是非時效硬化合金,即不可熱處理強化。

錳能阻止鋁合金的再結晶過程,提高再結晶溫度,并能顯著細化再結晶晶粒。再結晶晶粒的細化主要是通過MnAl6化合物彌散質點對再結晶晶粒長大起阻礙作用。MnAl6的另一作用是能溶解雜質鐵,形成(Fe、Mn)Al6,減小鐵的有害影響。

錳是鋁合金的重要元素,可以單獨加入形成Al-Mn二元合金,更多的是和其它合金元素一同加入,因此大多鋁合金中均含有錳。

優點:合金強度隨溶解度增加而不斷增加,錳含量為0.8%時,延伸率達最大值。錳(Mn)能阻止鋁合金的再結晶過程,提高再結晶溫度,并能顯著細化再結晶晶粒。再結晶晶粒的細化,主要是通過MnAl6化合物彌散質點對再結晶晶粒長大起阻礙作用。MnAl6的另一作用是能溶解雜質鐵(Fe),形成(Fe、Mn)Al6,使鋁合金中由鐵形成的片狀或針狀組織變為細密的晶體組織,減小鐵的有害影響。

缺點:錳含量過高時,會引起偏析。

鋅元素Zn

Al-Zn合金系平衡相圖富鋁部分275時鋅在鋁中的溶解度為31.6%,而在125時其溶解度則下降到5.6%。

鋅單獨加入鋁中,在變形條件下對鋁合金強度的提高十分有限,同時存在應力腐蝕開裂、傾向,因而限制了它的應用。

在鋁中同時加入鋅和鎂,形成強化相MgZn2,對合金產生明顯的強化作用。MgZn2含量從0.5%提高到12%時,可明顯增加抗拉強度和屈服強度。鎂的含量超過形成MgZn2相所需超硬鋁合金中,鋅和鎂的比例控制在2.7左右時,應力腐蝕開裂抗力最大。

如在Al-Zn-Mg基礎上加入銅元素,形成Al-Zn-Mg-Cu系合金,基強化效果在所有鋁合金中最大,也是航天、航空工業、電力工業上的重要的鋁合金材料。

優點:鋁中同時加入鋅和鎂,形成強化相Mg/Zn2,對合金產生明顯的強化作用。

缺點:存在應力腐蝕開裂的傾向。

鋁合金因添加了不同金屬元素,就好比一道菜,加上不同的佐料后形成不同的味道,使鋁合金表現出不同的性能特點

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