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鋁合金中各種元素對(duì)鋁材性能的作用和影響

來(lái)源:佳華 日期:2021-01-05

  鋁合金因添加了不同金屬元素而表現(xiàn)出不同的性能特點(diǎn)。在各金屬元素之中,對(duì)鋁合金性能影響較大的元素有銅(Cu)、鎂(Mg)、硅(Si)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鎳(Ni)、鋅(Zn)等,下面內(nèi)容是幾個(gè)金屬元素對(duì)鋁合金性能的影響:
  銅(Cu)
  銅是鋁合金中重要的合金元素,有一定的固溶強(qiáng)化效果,此外時(shí)效析出的CuAl2有著顯著的時(shí)效強(qiáng)化效果。
  優(yōu)點(diǎn):
  固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化效果,銅含量在4%到6.8%時(shí)強(qiáng)化效果最好,所以大部分硬鋁合金的含銅量處于這范圍。增加含銅量,提高合金的流動(dòng)性,抗拉強(qiáng)度和硬度,使機(jī)械性能得以提高,切削性變好。
  缺點(diǎn):
  降低耐蝕性和塑形,使熱裂傾向增大。

  鎂(Mg)
  鎂對(duì)鋁的強(qiáng)化是顯著的,每增加1%鎂,抗拉強(qiáng)度大約升高34MPa。假如加入1%以下的錳,可能增補(bǔ)強(qiáng)化作用。因此加錳后可降低鎂含量,同時(shí)可降低熱裂傾向,另外錳還可以使Mg5Alg化合物平均沉淀,改善抗蝕性和焊接機(jī)能。
  優(yōu)點(diǎn):
  提高抗拉強(qiáng)度和屈服極限,提高合金的切削加工性。
  缺點(diǎn):
  Mg2Si會(huì)使鑄件變脆。

  硅(Si)
  Mg2Si在鋁中的最大溶解度為1.85% ,且隨溫度的降低而減小,變形鋁合金中,硅單獨(dú)加入鋁板中只限于焊接材料,硅加入鋁中亦有一定的強(qiáng)化作用。
  優(yōu)點(diǎn):
  改善合金的鑄造性能。硅與鋁能組成固溶體,能提高合金的高溫造型性,減少收縮率,無(wú)熱裂傾向。改善抗拉強(qiáng)度、硬度、切削性以及高溫時(shí)強(qiáng)度,而使延伸率降低。
  缺點(diǎn):
  結(jié)晶析出的硅(Si)易出現(xiàn)游離硅的硬質(zhì)點(diǎn),使切削性變差,高硅鋁合金對(duì)鑄件坩堝的熔蝕作用嚴(yán)重。

  鐵(Fe)
  優(yōu)點(diǎn):
  鋁合金對(duì)模具的粘附作用十分強(qiáng)烈,當(dāng)鐵含量在0.6%以下時(shí)尤為強(qiáng)烈,即有不易脫模的現(xiàn)象。當(dāng)鐵含量超過(guò)0.6%后,粘?,F(xiàn)象便大為減輕。
  缺點(diǎn):
  鋁合金中含鐵量太高時(shí),鐵以FeAl3、Fe2Al7和Al-Si-Fe的片狀或針狀組織存在于合金中,生成金屬化合物,形成硬點(diǎn)。這種組織還會(huì)降低機(jī)械性能,熱裂性增大,使鑄件產(chǎn)生脆性。并且含鐵(Fe)量過(guò)1.2%時(shí),降低合金流動(dòng)性,損害鑄件的品質(zhì),縮短壓鑄設(shè)備中金屬組件的壽命。

  錳(Mn)
錳在固溶體中的最大溶解度為1.82%。合金強(qiáng)度隨溶解度增加不斷增加,錳含量為08%時(shí),延伸率達(dá)最大值。AI-Mn合金長(zhǎng)短時(shí)效硬化合金,即不可熱處理強(qiáng)化。
  優(yōu)點(diǎn):
  合金強(qiáng)度隨溶解度增加而不斷增加。錳含量為0.8%時(shí),延伸率達(dá)最大值。錳(Mn)能阻止鋁合金的再結(jié)晶過(guò)程,提高再結(jié)晶溫度,并能顯著細(xì)化再結(jié)晶晶粒。再結(jié)晶晶粒的細(xì)化,主要是通過(guò)MnAl6化合物彌散質(zhì)點(diǎn)對(duì)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大起阻礙作用。MnAl6的另一作用是能溶解雜質(zhì)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?yōu)榧?xì)密的晶體組織,減小鐵的有害影響。
  缺點(diǎn):
  錳含量過(guò)高時(shí),會(huì)引起偏析。

  鎳(Ni)
  優(yōu)點(diǎn):
  有增加抗拉強(qiáng)度和硬度的傾向,對(duì)耐蝕性影響很大。
  缺點(diǎn):
  降低耐蝕性及熱導(dǎo)性。

  鋅(Zn)
  優(yōu)點(diǎn):
  鋁中同時(shí)加入鋅和鎂,形成強(qiáng)化相Mg/Zn2,會(huì)對(duì)合金產(chǎn)生明顯的強(qiáng)化作用。
  缺點(diǎn):
  存在應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的傾向。

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