元素在鋁合金中的作用

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1、各種元素在鋁合金中的作用-　1.合金元素影響　　銅元素　　鋁銅合金富鋁部分548時(shí)，銅在鋁中的最大溶解度為5.65%,溫度降到302時(shí)，銅的溶解度為0.45%。銅是重要的合金元素，有一定的固溶強(qiáng)化效果，此外時(shí)效析出的CuAl2有著明顯的時(shí)效強(qiáng)化效果。鋁合金中銅含量通常在2.5%~5%，銅含量在4%~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?！　′X銅合金中可以含有較少的硅、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。　　硅元素　　Al—Si合金系富鋁部分在共晶溫度577?時(shí)，硅在固溶體中的最大溶解度為1.6

2、5%。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(qiáng)化的。鋁硅合金具有極好的鑄造性能和抗蝕性?！　∪翩V和硅同時(shí)加入鋁中形成鋁鎂硅系合金，強(qiáng)化相為MgSi。鎂和硅的質(zhì)量比為1.73:1。設(shè)計(jì)Al-Mg-Si系合金成分時(shí)，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(qiáng)度，加入適量的銅，同時(shí)加入適量的鉻以抵消銅對(duì)抗蝕性的不利影響?！　l-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?！　∽冃武X合金中，硅單獨(dú)加入鋁中只限于焊接

3、材料，硅加入鋁中亦有一定的強(qiáng)化作用。　　鎂元素　　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(yè)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(qiáng)化的，但是可焊性良好，抗蝕性也好，并有中等強(qiáng)度?！　℃V對(duì)鋁的強(qiáng)化是明顯的，每增加1%鎂，抗拉強(qiáng)度大約升高瞻遠(yuǎn)34MPa。如果加入1%以下的錳，可能補(bǔ)充強(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Mg5Al8化合物均勻沉淀，改善抗蝕性和焊接性能。　　錳元素　　

4、Al-Mn合金系平平衡相圖部分在共晶溫度658時(shí)，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0.8%時(shí)，延伸率達(dá)最大值。Al-Mn合金是非時(shí)效硬化合金，即不可熱處理強(qiáng)化。　　錳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，形成（Fe、Mn）Al6，減小鐵的有害影響?！　″i是鋁合金的重要元素，可以單獨(dú)加入形成Al-Mn二元合金，更多的是和其它

5、合金元素一同加入，因此大多鋁合金中均含有錳。　　鋅元素　　Al-Zn合金系平衡相圖富鋁部分275時(shí)鋅在鋁中的溶解度為31.6%，而在125時(shí)其溶解度則下降到5.6%?！　′\單獨(dú)加入鋁中，在變形條件下對(duì)鋁合金強(qiáng)度的提高十分有限，同時(shí)存在應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、傾向，因而限制了它的應(yīng)用?！　≡阡X中同時(shí)加入鋅和鎂，形成強(qiáng)化相Mg/Zn2，對(duì)合金產(chǎn)生明顯的強(qiáng)化作用。Mg/Zn2含量從0.5%提高到12%時(shí)，可明顯增加抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。鎂的含量超過(guò)形成Mg/Zn2相所需超硬鋁合金中，鋅和鎂的比例控制在2.7左右時(shí)，應(yīng)力腐蝕開(kāi)

6、裂抗力最大?！　∪缭贏l-Zn-Mg基礎(chǔ)上加入銅元素，形成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基強(qiáng)化效果在所有鋁合金中最大，也是航天、航空工業(yè)、電力工業(yè)上的重要的鋁合金材料?！　?.微量元素的影響　　鐵和硅　　鐵在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系鍛鋁合金中，硅在Al-Mg-Si系鍛鋁中和在Al-Si系焊條及鋁硅鑄造合金中，均作為合金元素加的，在基它鋁合金中，硅和鐵是常見(jiàn)的雜質(zhì)元素，對(duì)合金性能有明顯的影響。它們主要以FeCl3和游離硅存在。在硅大于鐵時(shí)，形成β-FeSiAl3(或Fe2Si2Al9)相，而鐵大于硅時(shí)，

7、形成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。當(dāng)鐵和硅比例不當(dāng)時(shí)，會(huì)引起鑄件產(chǎn)生裂紋，鑄鋁中鐵含量過(guò)高時(shí)會(huì)使鑄件產(chǎn)生脆性?！　♀伜团稹　♀伿卿X合金中常用的添加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中間合金形式加入。鈦與鋁形成TiAl2相，成為結(jié)晶時(shí)的非自發(fā)核心，起細(xì)化鑄造組織和焊縫組織的作用。Al-Ti系合金產(chǎn)生包反應(yīng)時(shí)，鈦的臨界含量約為0.15%，如果有硼存在則減速小到0.01%。　　鉻　　鉻在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常見(jiàn)的添加元素。600℃時(shí)，鉻在鋁中溶解度為0.8%

8、，室溫時(shí)基本上不溶解。　　鉻在鋁中形成（CrFe）Al7和（CrMn）Al12等金屬間化合物，阻礙再結(jié)晶的形核和長(zhǎng)大過(guò)程，對(duì)合金有一定的強(qiáng)化作用，還能改善合金韌性和降低應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性。但會(huì)場(chǎng)增加淬火敏感性，使陽(yáng)極氧化膜呈黃色?！　°t在鋁合金中的添加量一般不超過(guò)0.35%，并隨合金中過(guò)渡元素的增加而降低?！　℃J　　鍶是表面活性元素，在結(jié)晶學(xué)上鍶能改變金屬間化合物相的行為。因此用鍶元素進(jìn)行變質(zhì)處理能改善合金的塑性