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铝合金中各元素对铝合金性能的影响有哪些?


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铝合金因添加了不同金属元素而表现出不同的性能特点,就好比一道菜,加上不同的佐料后形成不同的味道。在各金属元素之中,对铝合金性能影响较大的元素有铜(Cu)、镁(Mg)、硅(Si)、铁(Fe)、锰(Mn)、镍(Ni)、锌(Zn)、铬(Cr)、钙(Ca)等,今天咱们就来谈谈这几个金属元素对铝合金性能的影响。


铜(Cu)


优点:固溶强化和时效强化效果,铜含量在4%到6.8%时强化效果最好,所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。增加含铜量,提高合金的流动性,抗拉强度和硬度,使机械性能得以提高,切削性变好。

缺点:降低耐蚀性和塑形,使热裂倾向增大。


镁(Mg)


优点:提高抗拉强度和屈服极限,提高合金的切削加工性。

缺点:Mg2Si会使铸件变脆。

   


硅(Si)


优点:改善合金的铸造性能,硅与铝能组成固溶体,提高合金的高温造型性,减少收缩率,无热裂倾向。二元铝基合金有高的耐蚀性。改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度,而使延伸率降低。硅还是改善流动性能的主要成份,从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。

缺点:结晶析出的硅(Si)易出现游离硅的硬质点,使切削性变差,高硅铝合金对铸件坩埚的熔蚀作用严重。


铁(Fe)


优点:铝合金对模具的粘附作用十分强烈,当铁含量在0.6%以下时尤为强烈,即有不易脱模的现象。当铁含量超过0.6%后,粘模现象便大为减轻。

缺点:铝合金中含铁量太高时,铁以FeAl3、Fe2Al7和Al-Si-Fe的片状或针状组织存在于合金中,生成金属化合物,形成硬点。这种组织还会降低机械性能,热裂性增大,使铸件产生脆性。并且含铁(Fe)量过1.2 %时,降低合金流动性,损害铸件的品质,缩短压铸设备中金属组件的寿命。


锰(Mn)


优点:合金强度随溶解度增加而不断增加,锰含量为0.8%时,延伸率达最大值。锰(Mn)能阻止铝合金的再结晶过程,提高再结晶温度,并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化,主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe),形成(Fe、Mn)Al6,使铝合金中由铁形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织,减小铁的有害影响。

缺点:锰含量过高时,会引起偏析。


镍(Ni)


优点:有增加抗拉强度和硬度的倾向,对耐蚀性影响很大。

缺点:降低耐蚀性及热导性。


锌(Zn)


优点:铝中同时加入锌和镁,形成强化相Mg/Zn2,对合金产生明显的强化作用。

缺点:存在应力腐蚀开裂的倾向。


铬(Cr)


优点:铬(Cr)在铝中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物,阻碍再结晶的形核和长大过程,对合金有一定的强化作用,还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。

缺点:增加淬火敏感性。



钙(Ca)


优点:钙在铝合金中固溶度极低,与铝形成CaAl4化合物,钙又是铝合金的超塑性元素,大约5%钙和5%锰的铝合金具有超塑性。钙和硅形成CaSi2,不溶于铝, 由于减小了硅的固溶量,可稍微提高工业纯铝的导电性能。钙能改善铝合金切削性能。微量钙有利于去除铝液中的氢。

缺点:CaSi2不能使铝合金热处理强化。



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