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澳(ào)鋁帶你全麵了解合金元素在鋁(lǚ)型材中作(zuò)用
作者:澳鋁鋁業發(fā)表時(shí)間:2021-12-22瀏覽量:3548

1. 合金元素在鋁型材中的功(gōng)能(néng)介紹鋅
鋅(xīn)是鋁合金型(xíng)材中固溶度最高的元素,但鋅自身的(de)固溶強化和沉澱硬(yìng)化能力並不顯著(zhe),同時還存在應力開裂腐蝕傾(qīng)向,故鋁-鋅二(èr)元合金不宜采用,因而限製了鋅單獨加(jiā)入鋁中的應用;當鋅-鎂或鋅-鎂-銅等元(yuán)素與鋁構成(chéng)多元合金(jīn)時(shí),因形成(chéng)新的強化相MgZn2,可明顯增(zēng)加抗拉強度和(hé)屈服強(qiáng)度,當鎂的含量超過形成MgZn2相(xiàng)所需要(yào)的量時,還會(huì)產生補充(chōng)強化作用;在添加銅時還會形成鋁-鋅-鎂-銅(tóng)合金,是現有鋁合金型材中強度最高的超硬鋁係合(hé)金的發展基礎(chǔ),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(xīn)的含量一般不超過8%;
2. 鎂(měi)
鎂是鋁合金型材中另一重要的合(hé)金元素,由於它在鋁中有較高(gāo)的固溶度,共晶溫度下可達14.9%,故有(yǒu)比較顯著的固溶強化效果,當鎂含量小於6%且矽(guī)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鏽鋁合金型材的主要品種,這類合金不(bú)能熱(rè)處(chù)理(lǐ)強化,但可焊性良(liáng)好(hǎo),具有中等強度(dù);鋁-鎂二元合金無明顯的沉澱硬化效應,但(dàn)與銅、矽、鋅等合金元素(sù)構成多元合金時,由於形成了新(xīn)的強化相Mg2Si或Al2CuMg等,從而大大增強其時效硬化能力;
3. 銅(tóng)
銅是鋁合金(jīn)型材中重要的合金元素之一,固溶強化和沉(chén)澱硬化作(zuò)用(yòng)十分顯著,熱穩定(dìng)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(biàn)形鋁合金(jīn)型材中銅的含量不會超過(guò)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(dà)部(bù)分硬鋁合金型材含銅的範圍;合金中銅的(de)加入(rù)會增加合金的晶間(jiān)腐蝕傾向以及降低鑄造(zào)工藝性;
4. 鋰
鋰是金(jīn)屬元素中最輕的一種,在鋁中有較高(gāo)的固溶度,共晶溫度下為(wéi)4.2%;鋁中加鋰不僅可以降低合金的(de)密度(每增加1%的鋰,密度(dù)降低3%),而且還可以增加合(hé)金的彈性模量和沉澱硬化能力,故多元鋁-鋰合金的比(bǐ)剛度及比強度均明顯高於其他鋁合金,在航天航空領域具有重要的應用價值;但鋰(lǐ)化學活性極強,冶煉質量不易控製,在(zài)一定程度上妨礙了它的應用和(hé)發展,我國(guó)尚處於研究開發階段;

5. 矽
矽是(shì)鋁合金型材中的常存(cún)元素,但在鋁合金型材中的固溶度較低,在共晶溫度下(xià)矽在固溶體(tǐ)中(zhōng)的最大溶解(jiě)度為1.65%;二元鋁-矽合金的固溶強(qiáng)化(huà)和(hé)沉澱硬化能力較弱,一般不能通過熱處理強化;但鋁-矽合金具(jù)有極好的鑄造性(xìng)能和良(liáng)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(néng)力,故鋁-鎂-矽係是構成鍛鋁的主要合金係;有時為提(tí)高強度會加(jiā)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(yě)是鋁合金型材中的常存元(yuán)素,其(qí)極限固溶度為1.82%,第二(èr)相為MnAl6,合金強度隨(suí)溶解度增加而增加;錳含量達到0.8%時(錳在合金中的含量(liàng)一般為0.2%~0.6%,隻有(yǒu)少數合金達到1%),伸長率(lǜ)達到最大值,鋁-錳合金是非時效硬化合金,即(jí)不可熱處理強化;錳在合金中的添加量(liàng)雖不多,但(dàn)其作用是多方麵的(de):它能(néng)顯著提高合金的強度和耐(nài)熱性,提高(gāo)再(zài)結晶溫(wēn)度,細化晶粒,並能溶解鐵(tiě)雜質形成(chéng)(Fe·MN)Al6,以減少鐵的有害作用;錳可(kě)以單獨加入形成鋁-錳二元合金係(xì),但(dàn)這個係列的牌(pái)號不(bú)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係、6係(xì)和7係合金中常見的添加元素,在合金中主要(yào)以(yǐ)(Cr·Fe)Al7、(CrMn)Al12等化合物的形式存在,這些相(xiàng)能阻礙晶粒的成核和長大過程(chéng),對(duì)合金有一定的強化作用,並能改善合金的(de)韌性和降低應力腐蝕(shí)敏感性,但會增加淬火的(de)敏感(gǎn)性;鉻的極限固溶度為0.8%,在合金中的含(hán)量(liàng)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(guò)程,細化(huà)再結(jié)晶晶粒(lì);有鋯存在時,會降低鈦和硼細化晶粒的效果;在鋁-鋅-鎂-銅係合金中,由於鋯對淬(cuì)火敏感性(xìng)的影響比鉻和錳(měng)小,因此宜用鋯來代替鉻和錳細(xì)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(lǚ)合金型材中的常用添(tiān)加元素,以鋁-鈦或鋁-鈦(tài)-硼中間合金(jīn)的形式加(jiā)入,鈦與(yǔ)鋁(lǚ)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(zuò)用;鋁中的雜質元素主(zhǔ)要是(shì)鐵(tiě)和矽,鐵、矽之(zhī)間(jiān)的比例(lì)會對(duì)合金的(de)組織性能產生影響(xiǎng);其中鐵的含量對鋁合金(jīn)型材氧化後的表麵光亮度有很大影響;
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