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铝合金里微量元素的作用和影响

浏览:1122 发表时间:2019-07-23 00:00:00

纯铝的强度低,不宜用来制作承受载荷的结构零件,向铝加入适量的硅、铜、镁、锰等合金元素,可形成强度较高的合金,若再经冷变形强化或热处理,可进一步提高强度。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能。

 

  1、金属元素:铜元素的影响

 

  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、金属元素    :硅元素的影响

 

  Al-Si合金在共晶温度577时,硅在铝中的最大溶解度为1.65%,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、金属元素:镁元素的影响

 

  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、金属元素:锰元素的影响

 

  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、金属元素:锌元素的影响

 

  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。

      但在铝中加入锌和镁,对合金产生明显的强化作用,在此基础上加入铜元素,形成Al-Zn-Mg-Cu系合金,其强化效果在所有铝合金中最大,也是航空航天工业上重要的铝合金材料。

 

  6、金属元素:铁和硅的影响

 

  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、金属元素:钛和硼的影响

 

  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、金属元素:铬和锶的影响

 

  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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