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影响铝合金性能8大合金元素

发布时间:2017-12-13 09:07:02 产品点击:

铝合金使用很普遍,虽然密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。影响了铝合金性能的八大元素有:钒、钙、铅、锡、铋、锑、铍及钠等金属元素,由于根据成品铝卷材的用途不一样在加工过程中所加入的元素这些杂质元素由于熔点高低不一,结构不同与铝形成的化合物也不同,因而对于铝合金性能的影响也不一样。


1、铜

铜是重要的合金元素,有一定的固溶强化效果,此外时效析出的CuAl2有着显著的时效强化效果。铝板中铜含量通常在2.5%-5%,铜含量在4%~6.8%时强化效果最好,所以大部门硬铝合金的含铜量处于这范围。


2、硅

Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部门Mg2Si在铝中的最大溶解度为1.85%,且随温度的降低而减速小,变形铝合金中,硅单独加入铝板中只限于焊接材料,硅加入铝中亦有一定的强化作用。


3、镁

镁对铝的强化是显著的,每增加1%镁,抗拉强度大约升高瞻远34MPa。假如加入1%以下的锰,可能增补强化作用。因此加锰后可降低镁含量,同时可降低热裂倾向,另外锰还可以使Mg5Al8化合物平均沉淀,改善抗蚀性和焊接机能。


4、锰

锰在固溶体中的最大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加,锰含量为0.8%时,延伸率达最大值。Al-Mn合金长短时效硬化合金,即不可热处理强化。


5、锌

Al-Zn合金系平衡相图富铝部门275时锌在铝中的溶解度为31.6%,而在125时其溶解度则下降到5.6%。锌单独加入铝中,在变形前提下对铝合金强度的进步十分有限,同时存在应力侵蚀开裂、倾向,因而限制了它的应用。


6、铁和硅

铁在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系锻铝合金中,硅在Al-Mg-Si系锻铝中和在Al-Si系焊条及铝硅锻造合金中,均作为合金元素加的,在基它铝合金中,硅和铁是常见的杂质元素,对合金机能有显著的影响。它们主要以FeCl3和游离硅存在。在硅大于铁时,形成β-FeSiAl3(或Fe2Si2Al9)相,而铁大于硅时,形成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。当铁和硅比例不当时,会引起铸件产生裂纹,铸铝中铁含量过高时会使铸件产生脆性。


7、钛和硼

钛是铝合金中常用的添加元素,以Al-Ti或Al-Ti-B中间合金形式加入。钛与铝形成TiAl2相,成为结晶时的非自发核心,起细化锻造组织和焊缝组织的作用。Al-Ti系合金产生包反应时,钛的临界含量约为0.15%,假如有硼存在则减速小到0.01%。


8、铬和锶

铬在铝板中形成(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侵蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性,使阳极氧化膜呈黄色,铬在铝合金中的添加量一般不超过0.35%,并随合金中过渡元素的增加而降低,锶对挤压用铝合金中加入0.015%~0.03%锶,使铸锭中β-AlFeSi相变成汉字形α-AlFeSi相,减少了铸锭平均化时间60%~70%,进步材料力学机能和塑性加工性;改善制品表面粗拙度。对于高硅(10%~13%)变形铝合金中加入0.02%~0.07%锶元素,可使初晶减少至最低限度,力学机能也明显进步,抗拉强度бb由233MPa进步到236MPa,屈服强度б0.2由204MPa提高到210MPa,延伸率б5由9%增至12%。在过共晶Al-Si合金中加入锶,能减小初晶硅粒子尺寸,改善塑性加工机能,可顺利地热轧和冷轧。

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