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        鋁中雜質對性能的影響

        發布日期:2014-08-27 08:12   瀏覽量:1823
        1.合金元素影響

            銅元素

            鋁銅合金富鋁有些548時,銅在鋁中的最大溶解度為 5.65%,溫度降到302時,銅的溶解度為0.45%。銅是重要的合金元素,有必定的固溶強化效果,此外時效分出的CuAl2有著顯著的時效強化效果。鋁合金中銅含量一般在2.5% ~ 5%,銅含量在4%~6.8%時強化效果最好,所以大有些硬鋁合金的含銅量處于這規模。

            鋁銅合金中能夠富含較少的硅、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。

            硅元素

            Al—Si合金系富鋁有些在共晶溫度577 時,硅在 固溶體中的最大溶解度為1.65%。雖然溶解度隨溫度下降而削減,介這類合金一般是不能熱處理強化的。鋁硅合金具有極好 的鍛造功能和抗蝕性。

            若鎂和硅一起參加鋁中構成鋁鎂硅系合金,強化相為MgSi。鎂和硅的質量比為1.73:1。規劃Al-Mg-Si系合金成分時,基體上按此份額裝備鎂和硅 的含量。有的Al-Mg-Si合金,為了進步強度,參加適當的銅,一起參加適當的鉻以抵消銅對立蝕性的晦氣影響。

            Al-Mg2Si合金系合金平衡相圖富鋁有些Mg2Si 在鋁中的最大溶解度為1.85%,且隨溫度的下降而減速小。

            變形鋁合金中,硅獨自參加鋁中只限于焊接資料,硅參加鋁中亦有必定的強化效果。

            鎂元素

            Al-Mg合金系平衡相圖富鋁有些雖然溶解度曲線標明,鎂在鋁中的溶解度隨溫度下降而大大地變小,但是在 大有些工業用變形鋁合金中,鎂的含量均小于6%,而硅含量也低,這類合金是不能熱處理強化的,但是可焊性杰出,抗蝕性也罷,并有中等強度。

            鎂對鋁的強化是顯著的,每增加1%鎂,抗拉強度大概升高瞻遠34MPa。假如參加1%以下 的錳,能夠彌補強化效果。因而加錳后可下降鎂含量,一起可下降熱裂傾向,別的錳還能夠使Mg5Al8化合物均勻沉淀,改進抗蝕性和焊接功能。

            錳元素

            Al-Mn合金系平平衡相圖有些在共晶溫度658時,錳在 固溶體中的最大溶解度為1.82%。合金強度隨溶解度增加不斷增加,錳含量為0.8%時,延伸率達最大值。Al-Mn合金對錯時效硬化合金, 即不可熱處理強化。

            錳能阻撓鋁合金的再結晶進程,進步再結晶溫度,并能顯著細化再結晶晶粒。再結晶晶粒的細化 首要是經過MnAl6化合物彌散質點對再結晶晶粒長大起阻止效果。MnAl6的另一效果是能溶解雜質鐵,構成(Fe、Mn)Al6,減小鐵的有害影響。

            錳是鋁合金的重要元素,能夠獨自參加構成Al-Mn二元合金,更多的是和其它合金元素一起參加,因而大多鋁合金中均富含錳。

            鋅元素

            Al-Zn合金系平衡相圖富鋁有些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%。

            鋅獨自參加鋁中,在變形條件下對鋁合金強度的進步非常有限,一起存在應力腐蝕開裂、傾向,因而約束了它的運用。

            在鋁中一起參加鋅和鎂,構成強化相Mg/Zn2,對合金發生顯著的強化效果。Mg/Zn2含量 從0.5%進步到12%時,可顯著增加抗拉強度和屈從強度。鎂的含量超越構成Mg/Zn2相所需超硬鋁合金中,鋅和鎂的份額操控在2.7擺布時,應力腐蝕 開裂抗力最大。

            如在Al-Zn-Mg基礎上參加銅元素,構成Al-Zn-Mg-Cu系合金,基強化效果在所有鋁合金中最大,也是航天、航空工業、電力工業上的重要的鋁合金資料。

            2.微量元素的影響

            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,對合金功能有顯著的影響。它們首要以FeCl3和游離硅存在。在硅大于鐵時,構成β-FeSiAl3(或 Fe2Si2Al9)相,而鐵大于硅時,構成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。當鐵和硅份額不當時,會引起鑄件發生裂紋,鑄鋁中鐵含量過 高時會使鑄件發生脆性。

            鈦和硼

            鈦是鋁合金中常用的增加元素,以Al-Ti或Al-Ti-B中心合金方式參加。鈦與鋁構成 TiAl2相,成為結晶時的非自覺中心,起細化鍛造安排和焊縫安排的效果。Al-Ti系合金發生包反應時,鈦的臨界含量約為0.15%,假如有硼存在則減 速小到0.01%。

            鉻

            鉻在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常見的增加元素。600℃時,鉻在鋁中溶解度為0.8%,室溫時基本上不溶解。

            鉻在鋁中構成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金屬間化合物,阻止再結晶的形核和長大進程,對合金有必定的強化效果,還能改進合金耐性和下降應力腐蝕開裂敏感性。但會場增加淬火敏感性,使陽極氧化膜呈黃色。

            鉻在鋁合金中的增加量一般不超越0.35%,并隨合金中過渡元素的增加而下降。

            鍶

            鍶是外表活性元素,在結晶學上鍶能改變金屬間 化合物相的行動。因而用鍶元素進行蛻變處理能改進合金的塑性加工性和終究產品質量。因為鍶的蛻變有效時刻長、效果和再現性好等長處,近年來在Al-Si鑄 造合金中替代了鈉的運用。對揉捏用鋁合金中參加0.015%~0.03%鍶,使鑄錠中β-AlFeSi相成為漢字形α-AlFeSi相,削減了鑄錠均勻化 時刻60%~70%,進步資料力學功能和塑性加工性;改進成品外表粗糙度。對于高硅(10%~13%)變形鋁合金中參加0.02%~0.07%鍶元素,可 使初晶削減至最低極限,力學功能也顯著進步,抗拉強度бb 由233MPa進步到236MPa,屈從強度б0.2由204MPa提 高到210MPa,延伸率б5由9%增至12%。在過共晶Al-Si合金中參加鍶,能減小初晶硅粒子尺寸,改進塑性加工功能,可順暢地熱軋和冷軋。

            鋯元素

            鋯也是鋁合金的常用增加劑。一般在鋁合金中參加量為0.1%~0.3%,鋯和鋁 構成ZrAl3化合物,可阻止再結晶進程,細化再結晶晶粒。鋯亦能細化鍛造安排,但比鈦的效果小。有鋯 存在時,會下降鈦和硼細化晶粒的效果。 在Al-Zn-Mg-Cu系合金中,因為鋯對淬火敏感性的影響比鉻和錳的小,因而宜用鋯來替代鉻和錳細化再結晶安排。

            雜質元素

            稀土元素參加鋁合金中,使鋁合金熔鑄時增加成分過冷,細化晶粒,削減二次晶距離,削減合金中的氣體和攙雜,并使攙雜相趨于球化。還可下降熔體外表張力,增加流動性,有利于澆注成錠,對工藝功能有著顯著的影響。各種稀土參加量約為0.1%at%為好?;旌舷⊥?La-Ce-Pr-Nd等混合)的增加,使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金時效G?P區構成的臨界溫度下降。含鎂的鋁合金,能激起稀土元素的蛻變效果。

            3.雜質元素的影響

            釩在鋁合金中構成VAl11難熔化合物,在熔鑄進程中起細化晶粒效果,但比鈦和鋯的效果小。釩也有細化再結晶安排、進步再結晶溫度的效果。

            鈣在鋁合金中固溶度極低,與鋁構成CaAl4化合物,鈣又是鋁合金的超塑性元素,大概5%鈣和5%錳的鋁合金具有超塑性。鈣和硅構成CaSi,不溶于鋁, 因為減小了硅的固溶量,可略微進步工業純鋁的導電功能。鈣能改進鋁合金切削功能。CaSi2不能使鋁合金熱處理強化。微量鈣有利于去掉鋁液中的氫。

            鉛、錫、鉍元素是低熔點金屬,它們在鋁中固溶度不大,略下降合金強度,但能改進切削功能。鉍在凝結進程中脹大,對補縮有利。高鎂合金中參加鉍可避免鈉脆。

            銻首要用作鍛造鋁合金中的蛻變劑,變形鋁合金很少運用。僅在Al-Mg變形鋁合金中替代鉍避免鈉脆。銻元素參加某些Al-Zn-Mg-Cu系合金中,改進熱壓與冷壓工藝功能。

            鈹在變形鋁合金中可改進氧化膜的構造,削減熔鑄時的燒損和攙雜。鈹是有毒元素,能使人發生過敏性中毒。因而,觸摸食物和飲料的鋁合金中不能富含鈹。焊接資猜中的鈹含量一般操控在8μg/ml以下。用作焊接基體的鋁合金也應操控鈹的含量。

            鈉在鋁中幾乎不溶解,最大固溶度小于0.0025%,鈉的熔點低(97.8℃),合金中存在鈉時,在凝結進程中吸附在枝晶外表或晶界,熱加工時,晶界上的 鈉構成液態吸附層,發生脆性開裂時,構成NaAlSi化合物,無游離鈉存在,不發生“鈉脆”。當鎂含量超2%時,鎂攫取硅,分出游離鈉,發生“鈉脆”。因 此高鎂鋁合金不允許運用鈉鹽熔劑。避免“鈉脆”的辦法有氯化法,使鈉構成NaCl排入渣中,加鉍使之生成Na2Bi進入金屬基體;加銻生成Na3Sb或加 入稀土亦可起到一樣的效果。

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