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淺談鋁合金中各元素對(duì)鋁合金性能影響的優(yōu)缺點(diǎn)

  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，今天咱們就來(lái)談?wù)勥@幾個(gè)金屬元素對(duì)鋁合金性能的影響。

1.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)化效果好,銅含量在4%到6.8%時(shí)強(qiáng)化效果好,所以大部分硬鋁合金的含銅量都處于這范圍。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):降低耐蝕性和塑性,使熱裂傾向增大。

2.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。

3.硅(Si)

  Mg2Si在鋁中的大溶解度為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。

4.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,粘模現(xiàn)象便大為減輕。

缺點(diǎn):鋁合金中含鐵量太高時(shí),鐵以FeAl3、Fe2AIz和AI - 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,增大熱裂性,使鑄件產(chǎn)生脆性，并且含鐵(Fe )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。

5.錳(Mn)

  錳在固溶體中的大溶解度為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)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)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)MnAlg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。MnAlg的另一作用是能溶解雜質(zhì)鐵(Fe) , 形成(Fe、Mn) Alg,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。

6.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。

7.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。