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    行業動態

    合金元素在鋁型材中的功能介紹

    1. 合金元素在鋁型材中的功能介紹鋅

    鋅是鋁合金型材中固溶度最高的元素,但鋅自身的固溶強化和沉淀硬化能力并不顯著,同時還存在應力開裂腐蝕傾向,故鋁-鋅二元合金不宜采用,因而限制了鋅單獨加入鋁中的應用;當鋅-鎂或鋅--銅等元素與鋁構成多元合金時,因形成新的強化相MgZn2,可明顯增加抗拉強度和屈服強度,當鎂的含量超過形成MgZn2相所需要的量時,還會產生補充強化作用;在添加銅時還會形成鋁---銅合金,是現有鋁合金型材中強度最高的超硬鋁系合金的發展基礎,同時也是航天、航空、電力等工業上重要的鋁合金材料;鋁合金型材中鋅的含量一般不超過8%;

     

    2. 鎂

    鎂是鋁合金型材中另一重要的合金元素,由于它在鋁中有較高的固溶度,共晶溫度下可達14.9%,故有比較顯著的固溶強化效果,當鎂含量小于6%且硅含量也低時,具有良好的抗蝕性能;因此,鋁-鎂二元合金是當今防銹鋁合金型材的主要品種,這類合金不能熱處理強化,但可焊性良好,具有中等強度;

     

    -鎂二元合金無明顯的沉淀硬化效應,但與銅、硅、鋅等合金元素構成多元合金時,由于形成了新的強化相Mg2SiAl2CuMg等,從而大大增強其時效硬化能力;

     

    3. 銅

    銅是鋁合金型材中重要的合金元素之一,固溶強化和沉淀硬化作用十分顯著,熱穩定性好,是高強度和耐熱鋁合金型材中的必要組分;此外,經時效析出的CuAl2相有著明顯的時效強化效果;

     

    變形鋁合金型材中銅的含量不會超過其極限固溶度,通常含量在2.5%~5%,銅含量在4%~6.8%時強化效果最好,這也是大部分硬鋁合金型材含銅的范圍;

     

    合金中銅的加入會增加合金的晶間腐蝕傾向以及降低鑄造工藝性;

     

    4. 鋰

    鋰是金屬元素中最輕的一種,在鋁中有較高的固溶度,共晶溫度下為4.2%;鋁中加鋰不僅可以降低合金的密度(每增加1%的鋰,密度降低3%),而且還可以增加合金的彈性模量和沉淀硬化能力,故多元鋁-鋰合金的比剛度及比強度均明顯高于其他鋁合金,在航天航空領域具有重要的應用價值;但鋰化學活性極強,冶煉質量不易控制,在一定程度上妨礙了它的應用和發展,我國尚處于研究開發階段;

     

    5. 硅

    硅是鋁合金型材中的常存元素,但在鋁合金型材中的固溶度較低,在共晶溫度下硅在固溶體中的最大溶解度為1.65%;二元鋁-硅合金的固溶強化和沉淀硬化能力較弱,一般不能通過熱處理強化;但鋁-硅合金具有極好的鑄造性能和良好的抗蝕性能;

     

    當在合金中加入鎂時,形成的強化合金相Mg2Si可顯著提高時效硬化能力,故鋁--硅系是構成鍛鋁的主要合金系;有時為提高強度會加入適量的銅,同時,也加入少量的鉻抵消銅對抗蝕性能的不利影響;

     

    6. 錳

    錳也是鋁合金型材中的常存元素,其極限固溶度為1.82%,第二相為MnAl6,合金強度隨溶解度增加而增加;錳含量達到0.8%時(錳在合金中的含量一般為0.2%~0.6%,只有少數合金達到1%),伸長率達到最大值,鋁-錳合金是非時效硬化合金,即不可熱處理強化;錳在合金中的添加量雖不多,但其作用是多方面的:它能顯著提高合金的強度和耐熱性,提高再結晶溫度,細化晶粒,并能溶解鐵雜質形成(Fe·MNAl6,以減少鐵的有害作用;

     

    錳可以單獨加入形成鋁-錳二元合金系,但這個系列的牌號不多,更多的是和其他合金元素一同加入,因此大多數合金中都有錳的存在;

     

    7. 鉻

    鉻是5系、6系和7系合金中常見的添加元素,在合金中主要以(Cr·FeAl7、(CrMnAl12等化合物的形式存在,這些相能阻礙晶粒的成核和長大過程,對合金有一定的強化作用,并能改善合金的韌性和降低應力腐蝕敏感性,但會增加淬火的敏感性;

     

    鉻的極限固溶度為0.8%,在合金中的含量一般不會超過0.35%;

     

    8. 鋯

    鋯和鋁形成ZrAl3化合物,可阻礙再結晶過程,細化再結晶晶粒;有鋯存在時,會降低鈦和硼細化晶粒的效果;在鋁---銅系合金中,由于鋯對淬火敏感性的影響比鉻和錳小,因此宜用鋯來代替鉻和錳細化再結晶組織;鋯在合金中的添加量一般為0.1%~0.3%;

     

    9. 鈦

    鈦是鋁合金型材中的常用添加元素,以鋁-鈦或鋁--硼中間合金的形式加入,鈦與鋁形成TiAl2相,成為結晶時的非自發核心,起細化晶粒組織和焊縫組織的作用;

     

    鋁中的雜質元素主要是鐵和硅,鐵、硅之間的比例會對合金的組織性能產生影響;其中鐵的含量對鋁合金型材氧化后的表面光亮度有很大影響;


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