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铝合金中各种元素对铝材性能的作用和影响

作者: Admin 来源: 发布时间: 18-04-03

  铜元素

  铝铜合金富铝部分548时,铜在铝中的最大溶解度为 5.65%,温度降到302时,铜的溶解度为0.45%。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有着明显的时效强化效果。 铝合金中铜含量通常在2.5% ~ 5%,铜含量在4%~6.8%时强化效果最好,所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。

  硅元素

  Al—Si合金系富铝部分在共晶温度577 时,硅在 固溶体中的最大溶解度为1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少,介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好 的铸造性能和抗蚀性。

  若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金,强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。设计Al-Mg-Si系合金成分时,基体上按此比例配置镁和硅 的含量。有的Al-Mg-Si合金,为了提高强度,加入适量的铜,同时加入适量的铬以抵消铜对抗蚀性的不利影响。

  Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部分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,硅单独加入铝中只限于焊接材料,硅加入铝中亦有一定的强化作用。

  镁元素

  Al-Mg合金系平衡相图富铝部分尽管溶解度曲线表明,镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小,但是在 大部分工业用变形铝合金中,镁的含量均小于6%,而硅含量也低,这类合金是不能热处理强化的,但是可焊性良好,抗蚀性也好,并有中等强度。

  镁对铝的强化是明显的,每增加1%镁,抗拉强度大约升高瞻远34MPa。如果加入1%以下 的锰,可能补充强化作用。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化合物均匀沉淀,改善抗蚀性和焊接性能。

  锰元素

  Al-Mn合金系平平衡相图部分在共晶温度658时,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合金是非时效硬化合金, 即不可热处理强化。

  锰能阻止铝合金的再结晶过程,提高再结晶温度,并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化 主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁,形成(Fe、Mn)Al6,减小铁的有害影响。

  锰是铝合金的重要元素,可以单独加入形成Al-Mn二元合金,更多的是和其它合金元素一同加入,因此大多铝合金中均含有锰。

  锌元素

  Al-Zn合金系平衡相图富铝部分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,在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限,同时存在应力腐蚀开裂、倾向,因而限制了它的应用。

  在铝中同时加入锌和镁,形成强化相Mg/Zn2,对合金产生明显的强化作用。Mg/Zn2含量 从0.5%提高到12%时,可明显增加抗拉强度和屈服强度。镁的含量超过形成Mg/Zn2相所需超硬铝合金中,锌和镁的比例控制在2.7左右时,应力腐蚀 开裂抗力最大。

  如在Al-Zn-Mg基础上加入铜元素,形成Al-Zn-Mg-Cu系合金,基强化效果在所有铝合金中最大,也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金材料。
 

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