铝中合金元素和杂质对器材性能的影响分析.doc

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1、铝中合金元素和杂质对器材性能的影响分析　　摘要:钛、铬、锂等。铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。铝合金分两大类:铸造铝合金,在铸态下使用;变形铝合金,能承受压力加工,力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。强化型不能通过热处理来提高机械性能,只能通过冷加工变形来实现强化

2、,它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。　　关键词:铝合金;杂质;性能;加工　　　　1合金元素对器材性能的影响　　　　1.1铜元素　　铜在铝中的最大溶解度为5.65%,温度降到302时,铜的溶解度为0.45%。铜是重要的合金元素,有一定的固溶强化效果,此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。铝合金中铜含量通常在2.5%—5%,铜含量在4%—6.8%时强化效果最好,所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。铝铜合金中可

3、以含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。　　1.2硅元素　　Al—Si合金系平衡相图富铝部分如图所示。在共晶温度577时,硅在固溶体中的最大溶解度为1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少,介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金,强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73∶1。　　1.3镁元素　　尽管溶解度曲线表明,镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小,但是在大部分工业用变形铝合金中,镁的含量均小于6%,而硅含量也低,这类合金是不能热处理强化的,但是可焊性良好,抗蚀性也好

4、,并有中等强度。镁对铝的强化是明显的,每增加1%镁,抗拉强度大约升高瞻远34MPa。如果加入1%以下的锰,可能补充强化作用。因此加锰后可降低镁含量,同时可降低热裂倾向,另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀,改善抗蚀性和焊接性能。　　1.4锰元素　　在共晶温度658时,锰在固溶体中的最大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加,锰含量为0.8%时,延伸率达最大值。Al-Mn合金是非时效硬化合金,即不可热处理强化。锰能阻止铝合金的再结晶过程,提高再结晶温度,并能显著细化再结晶晶粒。　　1.5锌元素3　　275时锌在铝中的溶解度为31

5、.6%,而在125时其溶解度则下降到5.6%。锌单独加入铝中,在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限,同时存在应力腐蚀开裂、倾向,因而限制了它的应用。在铝中同时加入锌和镁,形成强化相Mg/Zn2,对合金产生明显的强化作用。　　　　2微量元素和杂质对器材性能的的影响　　　　2.1铁和硅　　铁在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系锻铝合金中,硅在Al-Mg-Si系锻铝中和在Al-Si系焊条及铝硅铸造合金中,均作为合金元素加的,在基它铝合金中,硅和铁是常见的杂质元素,对合金性能有明显的影响。它们主要以FeCL3和游离硅存在。在硅大于铁时,形成β-FeS

6、iAL3(或Fe2Si2Al9)相,而铁大于硅时,形成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。当铁和硅比例不当时,会引起铸件产生裂纹,铸铝中铁含量过高时会使铸件产生脆性。　　2.2钛和硼　　钛是铝合金中常用的添加元素,以Al-Ti或Al-Ti-B中间合金形式加入。钛与铝形成TiAl2相,成为结晶时的非自发核心,起细化铸造组织和焊缝组织的作用。Al-Ti系合金产生包反应时,钛的临界含量约为0.15%,如果有硼存在则减速小到0.01%。　　2.3铬　　铬在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常见的添加元素。600℃

7、时,铬在铝中溶解度为0.8%,室温时基本上不溶解。铬在铝中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物,阻碍再结晶的形核和长大过程,对合金有一定的强化作用,还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性,使阳极氧化膜呈黄色。铬在铝合金中的添加量一般不超过0.35%,并随合金中过渡元素的增加而降低。　　2.4锶　　锶是表面活性元素,在结晶学上锶能改变金属间化合物相的行为。因此用锶元素进行变质处理能改善合金的塑性加工性和最终产品质量。由于锶的变质有效时间长、效果和再现性好等优点,近年来在Al-Si铸造合金中取代了钠

8、的使用。对挤压用铝合金中加入0.015%—0.03%锶,使铸锭中β-AlFeSi相变成汉字形α-AlFeSi相,减少了铸锭均匀化时间60%—70%,提高材料力学性能和塑性加工性;