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鑄造鋁合金各種元素的作用及特點(diǎn)

更新時(shí)間:2010-01-06點(diǎn)擊次數(shù):3369

【知識(shí)點(diǎn)】鑄造鋁合金各種元素的作用及特點(diǎn)

  重金屬,特別是汞、鎘、鉛、鉻等具有顯著和生物毒性。它們?cè)谒w中不能被微生物降解,而只能發(fā)生各種形態(tài)相互轉(zhuǎn)化和分散、富集過程(即遷移)。重金屬污染的特點(diǎn)是:(1)除被懸浮物帶走的外,會(huì)因吸附沉淀 作用而富集于排污口附近的底泥中,成為長期的次生污染源;(2)水中各種無機(jī)配位體(氯離子、硫酸離子、氫氧離子等)和有機(jī)配位體(腐蝕質(zhì)等)會(huì)與其生成絡(luò)合物或螯合物,導(dǎo)致重金屬有更大的水溶解度而使已進(jìn)入底泥的重金屬又可能重新釋放出來;(3)重金屬的價(jià)態(tài)不同,其活性與毒性不同。其形態(tài)又隨pH和氧化還原條件而轉(zhuǎn)化。(4)在其危害環(huán)境方面的特點(diǎn)是:微量濃度即可產(chǎn)生毒性(一般為1~10毫克/升,汞、鎘為0.01~0.001毫克/升);在微生物作用會(huì)轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的有機(jī)金屬化合物(如洋-甲基汞);可被 生物富集,通過食物鏈進(jìn)入人體,造成慢性路線。: r2 h; o6 f5 C/ D
  親硫重金屬元素(汞、鎘、鉛、鋅、硒、銅、砷等)與人體組織某些酶的巰基(-SH)有特別大的親合力,能抑制酶的活性,親鐵元素(鐵、鎳)可在人體的腎、脾、肝內(nèi)累積,抑制精氨酶的活性。中國鋁業(yè)論壇0 C# P" Q/ J, y- w; s+ Z* k
  六價(jià)鉻可能是蛋白質(zhì)和核酸的沉淀劑,可抑制細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽還原酶,導(dǎo)致高鐵血紅蛋白,可能致癌,過量的釩和錳(親巖元素)則能損害神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能鈦和鈦的合金大量用于航空工業(yè),有"空間金屬"之稱;另外,在造船工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、制造機(jī)械部件、電訊器材、硬質(zhì)合金等方面有著日益廣泛的應(yīng)用。
  Y; b8 h  y$ u+ X; w  純鋁的強(qiáng)度低,不宜用來制作承受載荷的結(jié)構(gòu)零件。向鋁中加入適量的硅、銅、鎂、錳等合金元素,可制成強(qiáng)度較高的鋁合金,若在經(jīng)冷變形強(qiáng)化或熱處理,可進(jìn)一步提高強(qiáng)度。bbs.cnal.com+ k! R1 ~: h4 `5 r
  根據(jù)鋁合金的成分和生產(chǎn)工藝特點(diǎn),通常分為形變與鑄造鋁合金兩大類.工業(yè)上應(yīng)用的主要有鋁-錳,鋁-鎂,鋁-鎂-銅,鋁-鎂-硅-銅,鋁-鋅-鎂-銅等合金.變形鋁合金也叫熟鋁合金,據(jù)其成分和性能特點(diǎn)又分為防銹鋁,硬鋁,超硬鋁,鍛鋁和特殊鋁等五種.9 r8 N% L- m- E; j
  鋁合金是純鋁加入一些合金元素制成的,如鋁—錳合金、鋁—銅合金、鋁—銅—鎂系硬鋁合金、鋁—鋅—鎂—銅系超硬鋁合金。鋁合金比純鋁具有更好的物理力學(xué)性能:易加工、耐久性高、適用范圍廣、裝飾效果好、花色豐富。鋁合金分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁等種類,各種類均有各自的使用范圍,并有各自的代號(hào),以供使用者選用。
% J4 O  g4 U9 _' Q% N) @  2A80,原先叫LD-8,化學(xué)成分如下:, g6 w' m9 _( `, y3 H  N
  Si:0.5-1.2 Fe:1.0-1.6 Cu:1.9-2.5 Mn:0.2# s# B; E4 G" o5 f2 B6 b
  Mg:1.4-1.8 Ni:0.9-1.5 Zn:0.3 Ti:0.15 其他單個(gè)0.05合計(jì)0.15 Al:余量
7 X8 G& m% F$ G( d& g0 z: J7 d  鋁合金各元素的含量要看合金的性質(zhì)的,如上面例子bbs.cnal.com" I; y# X4 G+ T% q4 M1 l1 Z
  牌號(hào) 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%- D( M+ W- i( K# F" A& m  X
  AL 不小于 雜質(zhì) 不大于
' m5 Q) s5 n1 N) g  Fe Si Cu Ga Mg Zn 其他每種 總和bbs.cnal.com; Y8 w0 L/ M# `0 z# A  }
  AL99.90 99.90 0.07 0.05 0.005 0.020 0.01 0.025 0.016 0.10bbs.cnal.com  p# L& O0 I: M; H5 X
  AL99.85 99.85 0.12 0.08 0.005 0.030 0.02 0.030 0.015 0.15
+ Z  r" O0 F) b' D( ]% J5 R  AL99.7A 99.70 0.20 0.10 0.01 0.03 0.02 0.03 0.03 0.30
8 e3 b: i) ]  i' Q7 I+ i! o" t  AL99.70 99.70 0.20 0.12 0.01 0.03 0.03 0.03 0.03 0.30
- \\5 W0 N' Y/ t6 P. C3 m+ pbbs.cnal.com  AL99.60 99.60 0.25 0.16 0.01 0.03 0.03 0.03 0.03 0.49
+ A: p" }0 h3 g7 r0 g4 v  AL99.50 99.50 0.30 0.22 0.02 0.03 0.05 0.05 0.03 0.50
- T" M, e. ^- g% ^+ J  AL99.00 99.00 0.50 0.42 0.02 0.05 0.05 0.05 0.05 1.00* b) @$ J0 G! H  V
  鋁合金基本常識(shí)7 k" ~/ }/ p8 r% q; h2 k
  一、分類 :展伸材料分非熱處理合金及熱處理合金bbs.cnal.com& T1 S: Z+ {$ n
  1.1 非熱處理合金: 純鋁─1000系,鋁錳系合金─3000系,鋁矽系合金─4000系,鋁鎂系合金─5000系。
1 u6 ^$ N/ m' lbbs.cnal.com  1.2  熱處理合金: 鋁銅鎂系合金─2000系,鋁鎂矽系合金─6000系,鋁鋅鎂系合金─7000系。
' q4 L# o1 R0 m) l中國鋁業(yè)論壇  二、合金編號(hào) : 我國目前通用的是美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)的編號(hào)。茲舉例說明如下: 1070-H14(純鋁)中國鋁業(yè)論壇7 j' U1 f9 H6 ~" [) Y/ F& E. z' o
  2017-T4(熱處理合金)
9 Q+ v, v6 b0 S- a. a, L  3004-H32(非熱處理合金)+ ~/ Q7 a  Q7 D. y1 ~
  2.1*位數(shù):表示主要添加合金元素。
$ c9 u2 X( N7 `0 O# E! P; ~, g  1:純鋁& @5 k; G1 K% x, a/ |
  2:主要添加合金元素為銅
# J0 g8 C: {# I  3:主要添加合金元素為錳或錳與鎂( V0 V7 l- [- S6 q
  4:主要添加合金元素為矽bbs.cnal.com  H; O' x' x/ F6 D& [  G) o
  5:主要添加合金元素為鎂bbs.cnal.com: ], x' n9 O- H. x# }
  6:主要添加合金元素為矽與鎂
6 ?* r! z+ O: h2 L* \\; }) N! Hbbs.cnal.com  7:主要添加合金元素為鋅與鎂; l) j' X4 n4 B# x5 |
  8:不屬于上列合金系的新合金
0 B9 h+ `4 P5 d: @- E- w中國鋁業(yè)論壇  2.2第二位數(shù): 表示原合金中主要添加合金元素含量或雜質(zhì)成分含量經(jīng)修改的合金        。
6 R( l. n# i; ]+ z  0:表原合金- N' i/ O) p- H4 M8 b
  1:表原合金經(jīng)*次修改/ I% w- F  {3 J' [
  2:表原合金經(jīng)第二次修改
9 ], T  D" x, {, x中國鋁業(yè)論壇  2.3第三及四位數(shù):
$ v4 u  f4 w3 A( \\8 e* B  純鋁:表示原合金
' D% N! c3 T# C3 i# y- `! K! X  w* @中國鋁業(yè)論壇  合金:表示個(gè)別合金的代號(hào)
, z/ t2 k8 h7 U7 O3 X- h1 j  〝-〞:后面的Hn或Tn表示加工硬化的狀態(tài)或熱處理狀態(tài)的煉度符號(hào)' b8 ~6 a2 E4 J5 ]6 ?. l% C
  -Hn :表示非熱處理合金的煉度符號(hào). }* Z  g9 }% `0 t6 r# f4 e$ \\
  -Tn :表示熱處理合金的煉度符號(hào), [0 e1 O" g  V3 o+ l

0 t8 Y' ]9 L) ?8 B8 }1 q/ f中國鋁業(yè)論壇  2、鋁及鋁合金的熱處理
/ o! M+ k8 F, ~: L" \\4 Q# H8 R4 ^bbs.cnal.com7 W) k8 G+ q/ r6 X
  一、煉度符號(hào) : 若添加合金元素尚不足于*符合要求,尚須藉冷加工、淬水、時(shí)效
/ P( G# ^/ @$ a7 c  處理及軟燒等處理,以獲取所需要的強(qiáng)度及性能。這些處理的過程稱
# F, K, C5 j( t6 H5 g4 m: B  之為調(diào)質(zhì),調(diào)質(zhì)的結(jié)果便是煉度。
$ |% {# D$ [7 Q  煉度符號(hào) 定  義. Q* |. E/ M' ^0 f. a) u6 q
  F 制造狀態(tài)的煉度" M. H% b5 t6 Q" e# y5 z. E; W
  無特定煉度下制造的成品,如擠壓、熱軋、鍛造品等。5 D4 H$ U0 W& n1 o
  H112 未刻意控制加工硬化程度的制造狀態(tài)成品,但須保證機(jī)械性質(zhì)。
5 [) r' t! u, _; K2 {8 j( l  O 軟燒煉度
1 m/ F. X- L( u: x  *再結(jié)晶而且zui軟狀態(tài)。如系熱處理合金,則須從軟燒溫度緩慢冷卻,*防止淬水效果。
+ t7 h8 v$ K& ]/ G" _0 p, y  H 加工硬化的煉度) i' A: L! J  a9 l# |% T# [
  H1n:施以冷加工而加工硬化者- Q4 I( L. n5 o% l# P; }" Q* l8 A
  H2n:經(jīng)加工硬化后再施以適度的軟燒處理
7 ]3 }& x" z7 T6 ~% E  {bbs.cnal.com  H3n:經(jīng)加工硬化后再施以安定化處理4 b0 B7 P6 d/ Z
  n以1~9的數(shù)字表示加工硬化的程度
: H1 J" N) o- n+ T" b. i/ y  n=2 表示1/4硬質(zhì)
- B; F4 D" L# q, N- e7 h8 S7 lbbs.cnal.com  n=4 表示1/2硬質(zhì): r1 n- o' i: n6 b6 \\$ r- M
  n=6 表示3/4硬質(zhì)
' N2 m' X, }( ^3 I% M, `+ o! q  n=8 表示硬質(zhì)
8 Y. k6 R$ v* t" @  n=9 表示超硬質(zhì)bbs.cnal.com  o! {1 x& R# R3 d2 L/ B6 {
  T T1: 高溫加工冷卻后自然時(shí)效。擠型從熱加工后急速冷卻,再經(jīng)常溫十效硬化處理。亦可施以不影響強(qiáng)度的矯正加工,這種調(diào)質(zhì)適合于熱加工后冷卻便有淬水效果的合金如:6063。! x1 l- B' {' L9 I5 `+ D) y! y
  T3: 溶體化處理后經(jīng)冷加工的目的在提高強(qiáng)度、平整度及尺寸精度。; g, ]6 q  G* U) t
  T36: T3經(jīng)6%冷加工者。
0 Q0 w8 V" Q" x中國鋁業(yè)論壇  T361: 冷加工度較T3大者。
" ]. {1 d4 T! _8 A1 l% P2 f# \\  T4: 溶體化處理后經(jīng)自然時(shí)效處理。, {( [& b4 H- ?$ g  O/ Q
  T5: 熱加工后急冷再施以人工時(shí)效處理。
" s) Q7 N9 ^0 H, |% `) y& C, H1 e中國鋁業(yè)論壇  人工時(shí)效處理的目的在提高材料的機(jī)械性質(zhì)及尺寸的安定性適用于熱加工冷卻便有淬水效果的合金如:6063。
7 j9 i  E5 W8 K: F. Ebbs.cnal.com  T6: 溶體化處理后施以人工時(shí)效處理。
! [& v3 U3 Q# z中國鋁業(yè)論壇  此為熱處理合金代表性的熱處理,無須施以冷加工便能獲得*的強(qiáng)度。于溶體化處理后為提高尺寸精度或矯正而施以冷加工,如不保證更高的強(qiáng)度時(shí),亦可當(dāng)作是T6煉度。1 e  P. S+ }; }- x
  T61: 溶體化處理后施以溫水淬水再經(jīng)人工時(shí)效處理,溫水淬水的目的在防止發(fā)生變形。中國鋁業(yè)論壇( r7 \\; u$ k3 S! [) d2 q: G9 A
  T7: 溶體化處理后施以安定化處理(亦及人工時(shí)效處理的溫度或時(shí)間較T6處理高或長)。
2 U3 h7 S% d3 }2 Y+ `! @7 f; gbbs.cnal.com  其目的在改善耐硬力腐蝕裂及防止淬水時(shí)發(fā)生變形。
4 i; _. I7 k2 [) R* v; k. K- c中國鋁業(yè)論壇  T7352: 溶體化處理后除去殘余應(yīng)力再施以過時(shí)效處理(亦及人工 時(shí)效處理的溫度或時(shí)間較T6處理高或長)。
* C" }7 Z! z+ E6 Y' N  C* e: ]  目的在改善耐硬力腐蝕裂。于溶體化處理后施以1~5%*變形的壓縮加工,以消除殘余應(yīng)力。
  X. D" d6 z% E" V! N# L2 bbbs.cnal.com  T8: 溶體化處理后施以冷加工再施以人工時(shí)效處理,冷加工時(shí)斷面減少率為3%及6% 各為T83 及T86。
% B1 X+ {( |, }' ?! g9 M6 s2 f  T9: 溶體化處理后人工時(shí)效處理,zui后施以冷加工,zui后冷加工 的目的在增加強(qiáng)度。
7 S1 q" y# f1 N+ D3 k3 B1 H. jbbs.cnal.com
0 `. I/ _+ i# A/ S) L( M/ y. O( U  鋁中合金元素和雜質(zhì)對(duì)性能的影響
9 \\& E8 v/ D7 h1 O; O2 r& [, i* Tbbs.cnal.com" ]5 D( B8 s& y8 q
  1、合金元素影響: A" j3 Z6 V, D+ g! x' P; R
  銅元素
8 z' ~# O  g! h$ a8 N7 ]& F- [: }  \\) q$ [5 [0 Y
  鋁銅合金富鋁部分平衡相圖如圖 所示。548時(shí),銅在鋁中的zui大溶解度為 5.65%,溫度降到302時(shí),銅的溶解度為0.45%。銅是重要的合金元素,有一定的固溶強(qiáng)化效果,此外時(shí)效析出的CuAl2有著明顯的時(shí)效強(qiáng)化效果。 鋁合金中銅含量通常在2.5% ~ 5%,銅含量在4%~6.8%時(shí)強(qiáng)化效果,所以大部分硬鋁合金的含銅量處于這范圍。中國鋁業(yè)論壇: E; _* ~+ \\# d& G
  鋁銅合金中可以含有較少的硅、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。
- v; J  [. B0 \\: e" ?$ c- w! M& l. {) t- W& d3 }
  硅元素
. [- t, ?) C! I% P$ H! M" v# o中國鋁業(yè)論壇, d( |" v( D* j+ Q3 e6 @, h% A0 D
  Al—Si合金系平衡相圖富鋁部分如圖 所示。在共晶溫度577 時(shí),硅在 固溶體中的zui大溶解度為1.65%。盡管溶解度隨溫度降低而減少,介這類合金一般是不能熱處理強(qiáng)化的。鋁硅合金具有* 的鑄造性能和抗蝕性。bbs.cnal.com, M9 `7 [3 m: h$ G, |
  若鎂和硅同時(shí)加入鋁中形成鋁鎂硅系合金,強(qiáng)化相為MgSi。鎂和硅的質(zhì)量比為1.73:1。設(shè)計(jì)Al-Mg-Si系合金成分時(shí),基體上按此比例配置鎂和硅 的含量。有的Al-Mg-Si合金,為了提高強(qiáng)度,加入適量的銅,同時(shí)加入適量的鉻以抵消銅對(duì)抗蝕性的不利影響。
2 t6 j: v  _; B  J, \\$ ?7 H; ?  Al-Mg2Si合金系合金平衡相圖富鋁部分如圖 所示。Mg2Si 在鋁中的zui大溶解度為1.85%,且隨溫度的降低而減速小。
) N3 Q  M: t4 D1 U5 Y# k2 l) abbs.cnal.com  變形鋁合金中,硅單獨(dú)加入鋁中只限于焊接材料,硅加入鋁中亦有一定的強(qiáng)化作用。8 S( @# q6 N" R* q

9 W: p$ V; H0 g4 E% T$ ^" d中國鋁業(yè)論壇  鎂元素
1 x  B6 w' W2 \\9 j! P+ L- P( H1 t: r( |中國鋁業(yè)論壇bbs.cnal.com6 B, c8 {4 y9 _4 E. l* m
  Al-Mg合金系平衡相圖富鋁部分如圖 所示。盡管溶解度曲線表明,鎂在鋁中的溶解度隨溫度下降而大大地變小,但是在 大部分工業(yè)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(qiáng)化的,但是可焊性良好,抗蝕性也好,并有中等強(qiáng)度。7 o( g  U# \\/ Z$ j. q! a5 K: S) B
  鎂對(duì)鋁的強(qiáng)化是明顯的,每增加1%鎂,抗拉強(qiáng)度大約升高瞻遠(yuǎn)34MPa。如果加入1%以下 的錳,可能補(bǔ)充強(qiáng)化作用。因此加錳后可降低鎂含量,同時(shí)可降低熱裂傾向,另外錳還可以使Mgl8化合物均勻沉淀,改善抗蝕性和焊接性能。. t2 V) _7 ]2 i; k2 j, @

" L  B  H) t: M0 O+ d  錳元素$ B/ Y8 I; t+ N5 E- k
3 s' f) U0 _3 p3 w
  Al-Mn合金系平平衡相圖部分如圖 所示。在共晶溫度658時(shí),錳在 固溶體中的zui大溶解度為1.82%。合金強(qiáng)度隨溶解度增加不斷增加,錳含量為0.8%時(shí),延伸率達(dá)zui大值。Al-Mn合金是非時(shí)效硬化合金, 即不可熱處理強(qiáng)化。7 L" r1 d  U! f- n
  錳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(xì)化再結(jié)晶晶粒。再結(jié)晶晶粒的細(xì)化 主要是通過bbs.cnal.com* U, U( f" q: \\" @* t
  MnAl6化合物彌散質(zhì)點(diǎn)對(duì)再結(jié)晶晶粒長大起阻礙作用。MnAl6的另一作用是能溶解雜質(zhì)鐵,形成(Fe、Mn)Al6,減小鐵的有害影響。
3 O$ j5 t( V; G# u中國鋁業(yè)論壇  錳是鋁合金的重要元素,可以單獨(dú)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,因此大多鋁合金中均含有錳。
# N6 j9 O6 l& V! z, h  鋅元素) l3 T4 S6 g8 _0 H
  Al-Zn合金系平衡相圖富鋁部分如圖 所示。275時(shí)鋅在鋁中的溶解度為31.6%,而在125時(shí)其溶解度則下降到5.6%。
7 h$ R! R8 A6 z- `  鋅單獨(dú)加入鋁中,在變形條件下對(duì)鋁合金強(qiáng)度的提高十分有限,同時(shí)存在應(yīng)力腐蝕開裂、傾向,因而限制了它的應(yīng)用。
/ G) x8 V) p2 Z$ H( V; S8 `  在鋁中同時(shí)加入鋅和鎂,形成強(qiáng)化相Mg/Zn2,對(duì)合金產(chǎn)生明顯的強(qiáng)化作用。Mg/Zn2含量 從0.5%提高到12%時(shí),可明顯增加抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。鎂的含量超過形成Mg/Zn2相所需超硬鋁合金中,鋅和鎂的比例控制在2.7左右時(shí),應(yīng)力腐蝕 開裂抗力zui大。
' f! p) a& U. u; s6 V% N  如在Al-Zn-Mg基礎(chǔ)上加入銅元素,形成Al-Zn-Mg-Cu系合金,基強(qiáng)化效果在所有鋁合金中zui大,也是航天、航空工業(yè)、電力工業(yè)上的重要的鋁合金材料。bbs.cnal.com. |8 ~/ t9 z; _: y4 _% \\

" }! L' U4 b8 S2 L6 ]6 {# H; Zbbs.cnal.com  2.微量元素的影響中國鋁業(yè)論壇$ `, {: y8 ]1 }2 ^9 N8 u2 o$ ?
  鐵和硅
7 X( Q: m; j' d8 H$ s) {( S( D# @5 K0 p$ M
  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系焊條及鋁硅鑄造合金中,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(zhì)元素,對(duì)合金性能有明顯的影響。它們主要以FeCl3和游離硅存在。在硅大于鐵時(shí),形成β-FeSiAl3(或 Fe2Si2Al9)相,而鐵大于硅時(shí),形成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。當(dāng)鐵和硅比例不當(dāng)時(shí),會(huì)引起鑄件產(chǎn)生裂紋,鑄鋁中鐵含量過 高時(shí)會(huì)使鑄件產(chǎn)生脆性。3 h$ l7 s2 d! I. x% D, C, p

. j- T. U& f4 ^- B( ~' @中國鋁業(yè)論壇  鈦和硼9 q. y0 V2 u9 \\1 ?$ K1 [

$ ^, x+ u0 B: B( E: @  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(jié)晶時(shí)的非自發(fā)核心,起細(xì)化鑄造組織和焊縫組織的作用。Al-Ti系合金產(chǎn)生包反應(yīng)時(shí),鈦的臨界含量約為0.15%,如果有硼存在則減 速小到0.01%。bbs.cnal.com* ~0 J) F  t& K, r1 l( F9 f5 p8 R, t6 U

" Z2 y0 {: c9 ~( _# F中國鋁業(yè)論壇  鉻/ s7 Q0 g" H/ P; j

8 P7 x. l" o; n% l5 S  鉻在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常見的添加元素。600℃時(shí),鉻在鋁中溶解度為0.8%,室溫時(shí)基本上不溶解。中國鋁業(yè)論壇( b6 t' F( q. J+ W  Z, o
  鉻在鋁中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金屬間化合物,阻礙再結(jié)晶的形核和長大過程,對(duì)合金有一定的強(qiáng)化作用,還能改善合金韌性和降低應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。但會(huì)場(chǎng)增加淬火敏感性,使陽極氧化膜呈黃色。+ \\* q  f" w. A4 X% J
  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。! v$ C% ]; p9 O# f, ^* O; q: l6 d
中國鋁業(yè)論壇1 l* W9 O9 L$ r! a2 d
  鍶
' d' D$ c5 B9 h# @& ~4 z' @" R8 r% j1 L4 v" ~! _4 S2 ?2 D/ P
  鍶是表面活性元素,在結(jié)晶學(xué)上鍶能改變金屬間 化合物相的行為。因此用鍶元素進(jìn)行變質(zhì)處理能改善合金的塑性加工性和zui終產(chǎn)品質(zhì)量。由于鍶的變質(zhì)有效時(shí)間長、效果和再現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn),近年來在Al-Si鑄 造合金中取代了鈉的使用。對(duì)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,減少了鑄錠均勻化 時(shí)間60%~70%,提高材料力學(xué)性能和塑性加工性;改善制品表面粗糙度。對(duì)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zui低限度,力學(xué)性能也顯著提高,抗拉強(qiáng)度бb 由233MPa提高到236MPa,屈服強(qiáng)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,改善塑性加工性能,可順利地?zé)彳埡屠滠垺?br /> & p6 r% I3 s0 W3 O) wbbs.cnal.com  鋯元素5 S8 }( f+ ], O# Q; {4 K
  鋯也是鋁合金的常用添加劑。一般在鋁合金中加入量為0.1%~0.3%,鋯和鋁 形成ZrAl3化合物,可阻礙再結(jié)晶過程,細(xì)化再結(jié)晶晶粒。鋯亦能細(xì)化鑄造組織,但比鈦的效果小。有鋯 存在時(shí),會(huì)降低鈦和硼細(xì)化晶粒的效果。 在Al-Zn-Mg-Cu系合金中,由于鋯對(duì)淬火敏感性的影響比鉻和錳的小,因此宜用鋯來代替鉻和錳細(xì)化再結(jié)晶組織。: I& O3 Z* H& ?- _1 R& I

% |4 @. |$ J. u2 f9 J7 \\4 r, e  雜質(zhì)元素
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. ^6 s5 z$ p/ t& Abbs.cnal.com  稀土元素加入鋁合金中,使鋁合金熔鑄時(shí)增加成分過冷,細(xì)化晶粒,減少二次晶間距,減少合金中的氣體和夾雜,并使夾雜相趨于球化。還可降低熔體表面張力,增加流動(dòng)性,有利于澆注成錠,對(duì)工藝性能有著明顯的影響。
. o, Q/ o- ]' [4 Y! p  各種稀土加入量約為0.1%at%為好。混合稀土(La-Ce-Pr-Nd等混合)的添加,使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金時(shí)效G?區(qū)形成的臨界溫度降低。含鎂的鋁合金,能激發(fā)稀土元素的變質(zhì)作用。中國鋁業(yè)論壇) X& B2 e3 x; M1 a
  雜質(zhì)元素的影響
( \\# w# x0 r& X0 u" a中國鋁業(yè)論壇  釩在鋁合金中形成VAl11難熔化合物,在熔鑄過程中起細(xì)化晶粒作用,但比鈦和鋯的作用小。釩也有細(xì)化再結(jié)晶組織、提高再結(jié)晶溫度的作用。
! i$ {! J: S( u% K" b( S! Y0 b- F  鈣在鋁合金中固溶度極低,與鋁形成CaAl4化合物,鈣又是鋁合金的超塑性元素,大約5%鈣和5%錳的鋁合金具有超塑性。鈣和硅形成CaSi,不溶于鋁, 由于減小了硅的固溶量,可稍微提高工業(yè)純鋁的導(dǎo)電性能。鈣能改善鋁合金切削性能。CaSi2不能使鋁合金熱處理強(qiáng)化。微量鈣有利于去除鋁液中的氫。bbs.cnal.com% H( o3 e$ n" f
  鉛、錫、鉍元素是低熔點(diǎn)金屬,它們?cè)阡X中固溶度不大,略降低合金強(qiáng)度,但能改善切削性能。鉍在凝固過程中膨脹,對(duì)補(bǔ)縮有利。高鎂合金中加入鉍可防止鈉脆。# O* {+ C# K1 [5 L+ w/ r$ Q8 M6 ]  i
  銻主要用作鑄造鋁合金中的變質(zhì)劑,變形鋁合金很少使用。僅在Al-Mg變形鋁合金中代替鉍防止鈉脆。銻元素加入某些Al-Zn-Mg-Cu系合金中,改善熱壓與冷壓工藝性能。( S; M+ f2 C4 Q, X+ g
  鈹在變形鋁合金中可改善氧化膜的結(jié)構(gòu),減少熔鑄時(shí)的燒損和夾雜。鈹是有毒元素,能使人產(chǎn)生過敏性中毒。因此,接觸食品和飲料的鋁合金中不能含有鈹。焊接材料中的鈹含量通??刂圃?μg/ml以下。用作焊接基體的鋁合金也應(yīng)控制鈹?shù)暮俊?font style="font-size: 0px; color: #fff">) a; \\) v' X/ t& M9 w
  鈉在鋁中幾乎不溶解,zui大固溶度小于0.0025%,鈉的熔點(diǎn)低(97.8℃),合金中存在鈉時(shí),在凝固過程中吸附在枝晶表面或晶界,熱加工時(shí),晶界上的 鈉形成液態(tài)吸附層,產(chǎn)生脆性開裂時(shí),形成NaAlSi化合物,無游離鈉存在,不產(chǎn)生“鈉脆”。當(dāng)鎂含量超2%時(shí),鎂奪取硅,析出游離鈉,產(chǎn)生“鈉脆”。因 此高鎂鋁合金不允許使用鈉鹽熔劑。防止“鈉脆”的方法有氯化法,使鈉形成NaCl排入渣中,加鉍使之生成Na2Bi進(jìn)入金屬基體;加銻生成Na3Sb或加 入稀土亦可起到相同的作用。
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