1、.鋁合金中各種元素的作用一、合金元素影響銅元素 cu鋁銅合金富鋁部分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，有一定的固溶強化效果，此外時效析出的cual2 有著明顯的時效強化效果。鋁合金中銅含量通常在2.5% 5%，銅含量在4% 6.8%時強化效果最好，所以大部分硬鋁合金的含銅量處于這范圍。鋁銅合金中可以含有較少的硅、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。硅元素 sial si 合金系富鋁部分在共晶溫度577 時，硅在固溶體中的最大溶解度為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化的。鋁硅合金具有極好的鑄造

2、性能和抗蝕性。若鎂和硅同時加入鋁中形成鋁鎂硅系合金，強化相為mgsi。鎂和硅的質(zhì)量比為1.73 1。設計 al mgsi 系合金成分時， 基體上按此比例配置鎂和硅的含量。有的 al mgsi 合金，為了提高強度，加入適量的銅，同時加入適量的鉻以抵消銅對抗蝕性的不利影響。al mg2si 合金系合金平衡相圖富鋁部分mg2si 在鋁中的最大溶解度為1.85%，且隨溫度的降低而減速小。變形鋁合金中，硅單獨加入鋁中只限于焊接材料，硅加入鋁中亦有一定的強化作用。鎂元素 mgal mg合金系平衡相圖富鋁部分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

3、均小于6%，而硅含量也低，這類合金是不能熱處理強化的，但是可焊性良好，抗蝕性也好，并有中等強度。鎂對鋁的強化是明顯的，每增加1%鎂，抗拉強度大約升高瞻遠34mpa。如果加入1%以下的錳，可能補充強化作用。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 mg5al8 化合物均勻沉淀，改善抗蝕性和焊接性能。.錳元素 mnal mn合金系平平衡相圖部分在共晶溫度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合金是非時效硬化合金，即不可熱處理強化。錳能阻止鋁合金的再結晶過程，提高再結晶溫度，并能顯著細化再結晶晶

4、粒。再結晶晶粒的細化主要是通過 mnal6 化合物彌散質(zhì)點對再結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。錳是鋁合金的重要元素，可以單獨加入形成 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。鋅元素 znal zn 合金系平衡相圖富鋁部分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%。鋅單獨加入鋁中， 在變形條件下對鋁合金強度的提高十分有限， 同時存在應力腐蝕開裂、傾向，因而限制了它的應用。在鋁中同時加入鋅和鎂，形成強化相mg/zn2，對合金產(chǎn)生明顯的強化作用

5、。mg/zn2 含量從 0.5%提高到 12%時，可明顯增加抗拉強度和屈服強度。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，應力腐蝕開裂抗力最大。如在 al zn mg基礎上加入銅元素， 形成 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(yè)、電力工業(yè)上的重要的鋁合金材料。二、微量元素的影響鐵和硅 fe si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，對合金性能有明顯的影響。它們主要以fe

6、cl3 和游離硅存在。在硅大于鐵時，形成fesial3( 或 fe2si2al9) 相，而鐵大于硅時，形成fe2sial8( 或 fe3si2al12) 。當鐵和硅比例不當時，會引起鑄件產(chǎn)生裂紋，鑄鋁中鐵含量過高時會使鑄件產(chǎn)生脆性。鈦和硼 ti b.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，成為結晶時的非自發(fā)核心，起細化鑄造組織和焊縫組織的作用。al ti 系合金產(chǎn)生包反應時，鈦的臨界含量約為0.15%，如果有硼存在則減速小到0.01%。鉻 cr鉻在 al mg si 系、 al mg zn 系、 al mg系合金中常見的添加元素

7、。600時，鉻在鋁中溶解度為0.8%，室溫時基本上不溶解。鉻在鋁中形成（crfe）al7 和（ crmn）al12 等金屬間化合物，阻礙再結晶的形核和長大過程， 對合金有一定的強化作用，還能改善合金韌性和降低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。鍶 sr鍶是表面活性元素，在結晶學上鍶能改變金屬間化合物相的行為。因此用鍶元素進行變質(zhì)處理能改善合金的塑性加工性和最終產(chǎn)品質(zhì)量。由于鍶的變質(zhì)有效時間長、效果和再現(xiàn)性好等優(yōu)點，近年來在al si 鑄造合金中取代了鈉的使用。對擠壓用鋁合金中加入0.015%0.

8、03%鍶，使鑄錠中alfesi 相變成漢字形alfesi 相，減少了鑄錠均勻化時間60%70%，提高材料力學性能和塑性加工性；改善制品表面粗糙度。對于高硅（10% 13%）變形鋁合金中加入0.02% 0.07%鍶元素，可使初晶減少至最低限度，力學性能也顯著提高，抗拉強度 b 由 233mpa提高到 236mpa，屈服強度 0.2 由 204mpa提高到 210mpa，延伸率 5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，可順利地熱軋和冷軋。鋯元素 zr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 zra

9、l3 化合物，可阻礙再結晶過程，細化再結晶晶粒。鋯亦能細化鑄造組織，但比鈦的效果小。有鋯存在時，會降低鈦和硼細化晶粒的效果。在 al zn mg cu 系合金中，由于鋯對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化再結晶組織。雜質(zhì)元素 re.稀土元素加入鋁合金中，使鋁合金熔鑄時增加成分過冷，細化晶粒，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， 增加流動性，有利于澆注成錠， 對工藝性能有著明顯的影響。 各種稀土加入量約為 0.1%為好。混合稀土 （ la ce pr nd 等混合）的添加，使 al 0.65%mg 0.61%si 合金時效 g

10、?p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。三、雜質(zhì)元素的影響釩在鋁合金中形成 val11 難熔化合物， 在熔鑄過程中起細化晶粒作用， 但比鈦和鋯的作用小。釩也有細化再結晶組織、提高再結晶溫度的作用。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化。微量鈣有利于去除鋁液中的氫。鉛、錫、鉍元素是低熔點金屬，它們在鋁中固溶度不大，略降低合金強度，但能改善切削性能。鉍在凝固過程中膨脹，對補縮有利。高鎂合金中加入鉍可防止鈉脆。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。鈹在變形鋁合金中可改善氧化膜的結構，減少熔鑄時的燒損和夾雜。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?8 g/ml 以下。用作焊接基體的鋁合金也應控制鈹?shù)暮?。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， 在凝固過程中吸附在枝晶表面或晶