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淺談鋁合金中各元素對鋁合金性能影響的優(yōu)缺點

  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。在各金屬元素之中，對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，今天咱們就來談?wù)勥@幾個金屬元素對鋁合金性能的影響。

1.銅(Cu)

  銅是鋁合金中重要的合金元素，有一定的固溶強化效果，此外時效析出的CuAl2有著顯著的時效強化效果。

優(yōu)點:固溶強化和時效強化效果好,銅含量在4%到6.8%時強化效果好,所以大部分硬鋁合金的含銅量都處于這范圍。增加含銅量,提高合金的流動性,抗拉強度和硬度,使機械性能得以提高,切削性變好。

缺點:降低耐蝕性和塑性,使熱裂傾向增大。

2.鎂(Mg)

  鎂對鋁的強化是顯著的，每增加1%鎂，抗拉強度大約升高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Mg5Alg化合物平均沉淀，改善抗蝕性和焊接機能。

優(yōu)點:提高抗拉強度和屈服極限,提高合金的切削加工性。

缺點: Mg2Si會使鑄件變脆。

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,硅單獨加入鋁板中只限于焊接材料,硅加入鋁中亦有一定的強化作用。

優(yōu)點: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,無熱裂傾向。改善抗拉強度、硬度、切削性以及高溫時強度,而使延伸率降低。

缺點:結(jié)晶析出的硅( Si )易出現(xiàn)游離硅的硬質(zhì)點,使切削性變差,高硅鋁合金對鑄件坩堝的熔蝕作用嚴重。

4.鐵(Fe) 

優(yōu)點:鋁合金對模具的粘附作用十分強烈,當(dāng)鐵含量在0.6%以下時尤為強烈,即有不易脫模的現(xiàn)象。當(dāng)鐵含量超過0.6%后,粘?，F(xiàn)象便大為減輕。

缺點:鋁合金中含鐵量太高時,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。這種組織還會降低機械性能,增大熱裂性,使鑄件產(chǎn)生脆性，并且含鐵(Fe )過1.2%時,降低合金流動性,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%。合金強度隨溶解度增加不斷增加,錳含量為08%時,延伸率達大值。AI-Mn合金長短時效硬化合金,即不可熱處理強化。

優(yōu)點:合金強度隨溶解度增加而不斷增加。錳含量為0.8%時,延伸率達大值。錳( Mn)能阻止鋁合金的再結(jié)晶過程,提高再結(jié)晶溫度,并能顯著細化再結(jié)晶晶粒。再結(jié)晶晶粒的細化,主要是通過MnAlg化合物彌散質(zhì)點對再結(jié)晶晶粒長大起阻礙作用。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)榧毭艿木w組織,減小鐵的有害影響。

缺點:錳含量過高時,會引起偏析。

6.鎳(Ni)

優(yōu)點:有增加抗拉強度和硬度的傾向,對耐蝕性影響很大。

缺點:降低耐蝕性及熱導(dǎo)性。

7.鋅(Zn)

優(yōu)點:鋁中同時加入鋅和鎂,形成強化相Mg/Zn2 ,會對合產(chǎn)生明顯的強化作用。

缺點:存在應(yīng)力腐蝕開裂的傾向。