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影響鋁合金性能8大合金元素

發布時間:2017-12-13 09:07:02 產品點擊:

鋁合金使用很普遍,雖然密度低,但強度比較高,塑性好,可加工成各種型材,具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性,工業上廣泛使用,使用量僅次于鋼。一些鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機械性能、物理性能和抗腐蝕性能。影響了鋁合金性能的八大元素有:釩、鈣、鉛、錫、鉍、銻、鈹及鈉等金屬元素,由于根據成品鋁卷材的用途不一樣在加工過程中所加入的元素這些雜質元素由于熔點高低不一,結構不同與鋁形成的化合物也不同,因而對于鋁合金性能的影響也不一樣。


1、銅

銅是重要的合金元素,有固溶強化效果,此外時效析出的CuAl2有著顯著的時效強化效果。鋁板中銅含量通常在2.5%-5%,銅含量在4%~6.8%時強化效果較好,所以大部門硬鋁合金的含銅量處于這范圍。


2、硅

Al-Mg2Si合金系合金平衡相圖富鋁部門Mg2Si在鋁中的大溶解度為1.85%,且隨溫度的降低而減速小,變形鋁合金中,硅單獨加入鋁板中只限于焊接材料,硅加入鋁中亦有強化作用。


3、鎂

鎂對鋁的強化是顯著的,每增加1%鎂,抗拉強度大約升高瞻遠34MPa。假如加入1%以下的錳,可能增補強化作用。因此加錳后可降低鎂含量,同時可降低熱裂傾向,另外錳還可以使Mgl8化合物平均沉淀,抗蝕性和焊接機能。


4、錳

錳在固溶體中的大溶解度為1.82%。合金強度隨溶解度增加不斷增加,錳含量為0.8%時,延伸率達較大值。Al-Mn合金長短時效硬化合金,即不可熱處理強化。


5、鋅

Al-Zn合金系平衡相圖富鋁部門275時鋅在鋁中的溶解度為31.6%,而在125時其溶解度則下降到5.6%。鋅單獨加入鋁中,在變形前提下對鋁合金強度的進步十分有限,同時存在應力侵蝕開裂、傾向,因而限制了它的應用。


6、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系焊條及鋁硅鍛造合金中,均作為合金元素加的,在基它鋁合金中,硅和鐵是常見的雜質元素,對合金機能有顯著的影響。它們主要以FeCl3和游離硅存在。在硅大于鐵時,形成β-FeSiAl3(或Fe2Si2Al9)相,而鐵大于硅時,形成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。當鐵和硅比例不當時,會引起鑄件產生裂紋,鑄鋁中鐵含量過高時會使鑄件產生脆性。


7、鈦和硼

鈦是鋁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,成為結晶時的非自發核心,起細化鍛造組織和焊縫組織的作用。Al-Ti系合金產生包反應時,鈦的臨界含量約為0.15%,假如有硼存在則減速小到0.01%。


8、鉻和鍶

鉻在鋁板中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金屬間化合物,阻礙再結晶的形核和長大過程,對合金有強化作用,還能合金韌性和降低應力侵蝕開裂敏感性。但會場增加淬火敏感性,使陽極氧化膜呈黃色,鉻在鋁合金中的添加量一般不超過0.35%,并隨合金中過渡元素的增加而降低,鍶對擠壓用鋁合金中加入0.015%~0.03%鍶,使鑄錠中β-AlFeSi相變成漢字形α-AlFeSi相,減少了鑄錠平均化時間60%~70%,進步材料力學機能和塑性加工性;制品表面粗拙度。對于高硅(10%~13%)變形鋁合金中加入0.02%~0.07%鍶元素,可使初晶減少至低限度,力學機能也明顯進步,抗拉強度бb由233MPa進步到236MPa,屈服強度б0.2由204MPa提高到210MPa,延伸率б5由9%增至12%。在過共晶Al-Si合金中加入鍶,能減小初晶硅粒子尺寸,塑性加工機能,可順利地熱軋和冷軋。

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