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各种元素在铝合金中的作用

作者:原创   发布时间: 2019/1/23 16:23:06

  铜元素

  当铝 - 铜合金富含铝部分548时,铜在铝中的最大溶解度为5。65%,而当温度降至302时,铜的溶解度为0。45%。铜是一种重要的合金元素,具有一定的固溶强化作用。此外,老化沉淀的CuAl2具有明显的老化强化作用。铝合金中的铜含量通常在2。5%至5%之间,铜含量最好在4%至6。8%之间,因此大多数硬质铝合金的铜含量在此范围内。

  铝铜合金可能含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。

  硅元素

  当Al-Si合金富含铝时,在共晶温度577下,硅在固溶体中的最大溶解度为1。65%。尽管溶解度随温度降低而降低,但这种合金通常不能热处理。铝硅合金具有优异的铸造性能和耐腐蚀性。

  如果同时将镁和硅加入铝中以形成铝 - 镁 - 硅合金,则强化相是MgSi。镁与硅的质量比为1.73:1。当设计Al-Mg-Si合金组合物时,镁和硅的含量以该比例排列在基板上。在一些Al-Mg-Si合金中,为了增加强度,加入适量的铜,并加入适量的铬以抵消铜对耐腐蚀性的不利影响。

  Al-Mg2Si合金合金平衡相图Mg2Si在铝中的最大溶解度为1.85%,随着温度的降低,减速度较小。在变形铝合金中,硅单独添加到铝中并且限于焊料材料,并且当添加到铝中时硅具有一定的强化效果。

  镁

  Al-Mg合金的平衡相图富含铝。尽管溶解度曲线表明镁在铝中的溶解度随温度大大降低,但在大多数工业变形的铝合金中,镁的含量小于6%。硅含量也低,并且这种合金不经过热处理,但具有良好的可焊性,良好的耐腐蚀性和适度的强度。

上海天天彩选4  铝对铝的强化是显而易见的。对于镁每增加1%,拉伸强度增加约34MPa。如果添加少于1%的锰,则可以补充强化。因此,在添加锰之后,可以降低镁含量,并且可以降低热裂倾向。此外,锰可以均匀地沉淀Mg5Al8化合物,以改善耐腐蚀性和焊接性能。

  锰元素

  在Al-Mn合金体系的平衡相图中,在共晶温度为658时,锰在固溶体中的最大溶解度为1.82%。合金的强度随溶解度的增加而增加。当锰含量为0.8%时,伸长率达到最大值。 Al-Mn合金是非时效硬化合金,即不能进行热处理。

  锰可以防止铝合金的再结晶过程,提高再结晶温度,并显着细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是由于MnAl6化合物颗粒的扩散阻碍了再结晶晶粒的生长。 MnAl6的另一个功能是溶解杂质铁形成(Fe、Mn)Al6,从而减少铁的有害影响。锰是铝合金的重要元素,它可以单独添加以形成Al-Mn二元合金,并且更多的是与其它合金元素一起添加,因此大多数铝合金含有锰。

  锌元素

  Al-Zn合金平衡相图在富铝部分275中锌在铝中的溶解度为31。6%,而在125时溶解度降低至5。6%。

上海天天彩选4  仅在铝中添加锌,并且在变形条件下铝合金的强度非常有限,并且存在应力腐蚀开裂的趋势、,因此限制了其应用。

  在铝中同时添加锌和镁形成强化相Mg / Zn 2,其对合金具有显着的强化作用。当Mg / Zn 2含量从0。5%增加到12%时,可以显着提高拉伸强度和屈服强度。镁的含量超过形成Mg / Zn2相所需的超硬铝合金的含量。当锌与镁的比例控制在约2。7时,抗应力腐蚀开裂性最大。

  例如,向Al-Zn-Mg中添加铜形成Al-Zn-Mg-Cu合金,并且所有铝合金中的碱强化效果最大。它也是航空航天工业中重要的铝合金材料、航空业、。

  微量元素的影响

  铁和硅

  在Al-Cu-Mg-Ni-Fe基锻造铝合金中,硅作为合金元素添加在Al-Mg-Si基锻造铝和Al-Si基焊条和铝硅铸造合金中。在贱金属中,硅和铁是常见的杂质元素,并且对合金的性质具有显着影响。它们主要以FeCl3和游离硅形式存在。当硅大于铁时,形成β-FeSiAl3(或Fe2Si2Al9)相,并且当铁大于硅时,形成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。当铁与硅的比例不正确时,会导致铸件出现裂缝。如果铸铝中的铁含量太高,则铸件会变脆。

  钛和硼

  钛是铝合金中常用的添加元素,以Al-Ti或Al-Ti-B中间合金的形式添加。钛与铝形成TiAl 2相,在结晶过程中成为非自发的核心并起到细化铸造结构和焊接微观结构的作用。当Al-Ti合金经受封装反应时,钛的临界含量约为0.15%,如果存在硼,则减速度小至0.01%。

  铬

  通常在Al-Mg-Si系统、Al-Mg-Zn系统、Al-Mg合金中发现的添加元素。在600℃时,铬在铝中的溶解度为0.8%,并且在室温下基本上不溶。

上海天天彩选4  铬在铝中形成金属间化合物如(CrFe)Al7和(CrMn)Al12,阻碍了再结晶的成核和生长过程,对合金有一定的强化作用,可以提高合金的韧性,减少应力腐蚀开裂灵敏度。 。然而,该部位提高了淬火敏感性并使阳极氧化膜变黄。铝合金中铬的添加量通常不超过0。35%,并且随着合金中的过渡元素的增加而减少。

  锶

  铌是一种表面活性元素,可以使金属间相的行为结晶。因此,铌的变质可以提高合金的塑性加工性和最终产品质量。近年来,由于铌的长期劣化,、效应和良好的再现性,在Al-Si铸造合金中已经取代钠的使用。向挤压铝合金中加入0。015%~0。03%锶,将铸锭中的β-AlFeSi相转变为中国形状的α-AlFeSi相,使铸锭的均匀化时间缩短60%~70%,提高材料的机械性能和塑性加工性;改善产品的表面粗糙度。对于高硅(10%~13%)变形铝合金,添加0。02%~0。07%的锑元素可以将初晶减少到最小,提高机械性能。抗拉强度σb从233MPa增加到236MPa,屈服强度。 Б0。2从204 MPa增加到210 MPa,伸长率б5从9%增加到12%。向过共晶Al-Si合金中添加钇可以减小初级硅颗粒的尺寸,改善塑性加工性能,并且平稳地进行热轧和冷轧。

  锆

  锆也是铝合金的常用添加剂。通常,铝合金的量为0.1%至0.3%,锆和铝形成ZrAl3化合物,这阻碍了再结晶过程并使再结晶晶粒细化。锆也可以精炼铸造结构,但效果不如钛。在锆的存在下,钛和硼的晶粒细化的效果降低。在Al-Zn-Mg-Cu合金中,由于锆对淬火灵敏度的影响小于铬和锰,因此优选使用锆代替铬和锰来使再结晶结构再结晶。

  杂质元素

  将稀土元素添加到铝合金中以增加铝合金在熔化期间的过冷却,细化晶粒,减少二次晶体间距,减少合金中的气体和夹杂物,并倾向于使夹杂相球化。它还可以降低熔体的表面张力,增加流动性,并促进铸造成锭,这对工艺性能具有显着影响。加入的每种稀土的量优选为约0。1%(原子)%。添加混合稀土(La-Ce-Pr-Nd等)降低了Al-0。65%Mg-0。61%Si合金的老化G 2 P区域形成的临界温度。含镁铝合金可以激发稀土元素的变质作用。

  杂质元素

上海天天彩选4  钒在铝合金中形成VAl11耐火化合物,其在铸造过程中起到细化晶粒的作用,但其效果小于钛和锆。钒还具有重结晶结构、的细化以提高再结晶温度。

  钙在铝合金中具有非常低的固溶度,与铝形成CaAl4化合物,钙是铝合金的超塑性元素。约5%钙和5%锰的铝合金具有超塑性。钙和硅形成CaSi,其不溶于铝。由于硅的固溶量减少,工业纯铝的导电率可以略微提高。钙可以提高铝合金的切削性能。 CaSi2不对铝合金进行热处理。微量钙有助于从铝液中除去氢。铅、锡、铋元素是低熔点金属。它们在铝中几乎没有固溶度,略微降低了合金的强度,但提高了切削性能。痰液在凝固过程中膨胀,有利于进食。在高镁合金中添加铋可防止钠脆性。

  钽主要用作铸铝合金的改性剂,很少使用变形铝合金。它仅用于Al-Mg变形铝合金以防止钠脆性。将镧元素添加到一些Al-Zn-Mg-Cu合金中以改善热压和冷压工艺性能。

  - 在变形的铝合金中,可以改善氧化膜的结构,并且可以减少铸造期间的燃烧损失和夹杂物。蚯蚓是有毒元素,可引起过敏性中毒。因此,与食品和饮料接触的铝合金不应含有钡。焊料材料中的铌含量通常控制在8μg/ ml或更低。用作焊接基座的铝合金还应控制铌的含量。

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