压铸铝合金材质特性(I)

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1、压铸用铝合金材质的特性主讲人：韩景全1压铸用合金种类主要压铸用合金材料有锡、铅、锌、铝、镁、铜等。以锌、铝合金应用最广镁、铜合金次之。用于压铸锡、铅、锌合金的是低熔点合金，以及铜系的高熔点合金等。压铸用合金基本铸造特性压铸被优先考虑其经济性，良好的生产特性，但是皆要以能够稳定的供给廉价的素材为前提。压铸用合金其具备的铸造特性包括：（1）良好的流动性和充填性a.熔汤在铸模内的流动长度要长。b.熔点或固相线温度低。c.凝固时间短。d.固相线温度的固相率小。e.表面张力和粘性小。（2）浇口补充效果大，凝固收缩小。（3）热

2、裂少。a.高温强度大。b.固相率小。c.热膨胀系数小。（4）与金属模的附著力小。a.和铁的化学亲和力小。b.熔汤不易氧化。压铸用合金材料特性优良的机械性质。质轻（比重，肉薄）。价格低廉、价格稳定。被切削性良好。普遍的耐腐蚀性良好。拔模斜度小。尺寸精度佳、尺寸安定。表面处理特性佳。物理性质佳。压铸用铝合金的化学成分潜热冷却曲线如图，纯金属物从熔融冷却时必经历一等温变相（液-固），此时释放的热量为潜热。温度℃时间→纯铝纯铝延性高，没什么强度。高纯铝其凝固收缩率高达6.6﹪，通常只用于马达转子的压铸。99.3﹪纯度的铝其

3、导电率为标准铜的54﹪其它杂质为铁和硅，其作用目的有防止粘模、提高高温强度等。Al-Si合金硅(Si)为铝合金最重要也是主要成分，是显著改善其流动性的主要成分，从共晶到过共晶区段具有良好的流动性。Si性硬且脆，应避免其大块存于铝合金中以免对铸件造成不良影响。Si含量增加流动性耐磨性硬度强度加工性凝固收缩率延性影响↑增加↓减少↑↑↑↑↓↓↓调质压铸制程的快速冷却，硅往往较细而散布。不过试验显示在压铸制程中调质仍可将较不佳的针状或片状共析组织打散成球转，改善延性及机械加工性。高温强度因压铸量产为求快，越高温顶出产出越快

4、，Si含量帮助高温强度的提升同时大为降低凝固收缩量，使缩孔问题降低，对有气密性要求的非常重要。Si对增进流动性有帮助。但对厚薄不均的铸件高硅（因接近等温凝固）反而会阻礙压力传述，其实验显示Si含量9﹪的A380反而较Si含量11﹪的A383材料缩孔少。机械性质随着Si含量的增加，抗拉强度及硬度会增加。导电性降低。Si本身硬度很高，过共析铝合金（ADC14）耐磨性高与铸铁匹比，常用来做活塞；引擎本体。耐蚀性因硅含量表面呈灰黑色，阳极处理亦会突显压铸流纹。Al-Cu合金Cu在凝固中固相线温度548℃时，CU在AL中含量

5、为5.65﹪，而室温时固容量为0.5﹪。CU（铜）元素可提高高温强度，有着于热处理的效果。CU含量亦能增进流动性但效果不如Si显著。ADC10压铸后会随时间强度、硬度逐渐变高，韧性变低，即为CU渐渐析出造成，故需整平，矫直须在24H内完成。铝合金内固熔铜量，使机械性质变佳，切削性也佳。但CU会影响压铸铝合金的耐蚀性能。Al-Mg合金镁（Mg）成份由于极易氧、流动性不佳、凝固收缩大，除非溶解及模具设计良好，很难得到少流纹的压铸件故在压铸合金中Al-Mg合金系只有二种且使用量不多。Mg元素合金耐蚀性、极易氧化、流动性不

6、佳、凝固收缩大。铝合金随Mg的含量的增加，抗拉强度硬度都上升。例如：380种的Mg含量若增加至0.3～0.5﹪，虽然会影响铸造性，但可大幅度提高强度，硬度，机械加工性。Al-Si-Cu、Al-Si-Mg三元合金Al-Si-Cu组成为Al、Si、Cu,故合金性质为前述二元合金Al-Si、Al-Cu的折中综合体。ADC12相较于ADC10应含Cu略低、Si含量略高在各方面有较优的性质。Al-Si-Mg合金有良好的强度、耐蚀性和延性。此类合金中会析出Mg2Si。Mg2Si有提高硬度，强度的作用，但会降低延性。合金中Mg含

7、量需＞0.2﹪才有效用。Fe（铁）元素铁少量可增加铝合金的强度、硬度，帮助提升高温强度以免铸件热裂。铝有亲铁性，会侵蚀铁。会以针状FeAl3的有害物析出，但由于压铸的冷却速率很快，铸件组织细致，不纯物影响不敏感。因此一般压铸元件会含约0.7～1.2﹪的Fe，避免造成金属模粘着的现象。成分最好控制在0.8～1.0﹪范围以下，以免因多量的Fe产生金属间化合物造成铸件上的硬点。其它合金元素的影响锌（Zn）Al-Zn二元合金的试验中，室温锌的最大固溶量为2﹪，故锌含量在3﹪以下为压铸铝合金规范所容许。太高（3﹪以上）会造成

8、高温强度不足、铸件在模中热裂，铸件强度变低。Mg(镁）元素在Al-Si-Cu合金中镁视为杂质，会生成脆性的Mg2Si被视为不纯物。故规定其量要在0.3﹪以下，美国则严格规定在0.1﹪以下。在Al-Si-Mg合金中镁含量不能小于0.2﹪。如果要求A380（ADC10）或413铸件有更高强度，硬度可提高镁含量再经过154℃，2～5小时的热处理。基本上来讲镁含量增