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專題 | 影響鋁合金性能的八大金屬元素

2019-09-20 16:58:47 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：《腐蝕與防護(hù)之友》分享至：

影響了鋁合金性能的八大元素有：

釩、鈣、鉛、錫、鉍、銻、鈹及鈉等金屬元素，由于根據(jù)成品鋁卷材的用途不一樣在加工過(guò)程中所加入的元素這些雜質(zhì)元素由于熔點(diǎn)高低不一，結(jié)構(gòu)不同與鋁形成的化合物也不同，因而對(duì)于鋁合金性能的影響也不一樣。

一、銅元素的影響

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 有著顯著的時(shí)效強(qiáng)化效果。鋁板中銅含量通常在2.5%-5%，銅含量在4%~6.8%時(shí)強(qiáng)化效果最好，所以大部門(mén)硬鋁合金的含銅量處于這范圍。

2xxx 系：2000 系列鋁合金代表2024、2017、2A12、2A16（LY16）、2A02（LY6）。2000 系列鋁板的特點(diǎn)是硬度較高，其中以銅原屬含量最高，大概在3-5% 左右。2000 系列鋁棒屬于航空鋁材，目前在常規(guī)工業(yè)中不常應(yīng)用。

二、硅元素的影響

Al-Mg2Si 合金系合金平衡相圖富鋁部門(mén)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(dú)加入鋁板中只限于焊接材料，硅加入鋁中亦有一定的強(qiáng)化作用。

4xxx 系：4000 系列鋁棒代表為4A014000系列的鋁板屬于含硅量較高的系列。

通常硅含量在4.5-6.0% 之間。屬建筑用材料、機(jī)械零件鍛造用材、焊接材料；低熔點(diǎn)、耐蝕性好，產(chǎn)品描述：具有耐熱、耐磨的特性

三、鎂元素的影響

鎂對(duì)鋁的強(qiáng)化是顯著的，每增加1%鎂，抗拉強(qiáng)度大約升高瞻遠(yuǎn)34MPa。假如加入1% 以下的錳，可能增補(bǔ)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Mg5Al8化合物平均沉淀，改善抗蝕性和焊接機(jī)能。

5xxx 系：5000 系列鋁合金代表5052、5005、5083、5A05 系列。5000 系列鋁棒屬于較常用的合金鋁板系列，主要元素為鎂，含鎂量在3-5% 之間。又可以稱為鋁鎂合金。主要特點(diǎn)為密度低，抗拉強(qiáng)度高，延伸率高，疲勞強(qiáng)度好，但不可做熱處理強(qiáng)化。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列。在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。在我國(guó)5000 系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。

四、錳元素的影響

錳在固溶體中的最大溶解度為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)最大值。

Al-Mn 合金長(zhǎng)短時(shí)效硬化合金，即不可熱處理強(qiáng)化。

3xxx 系：3000 系列鋁合金代表3003、3A21 為主。我國(guó)3000 系列鋁板生產(chǎn)工藝較為優(yōu)秀。3000 系列鋁棒是由錳元素為主要成分。含量在1.0-1.5 之間，是一款防銹功能較好的系列。

五、鋅元素的影響

Al-Zn 合金系平衡相圖富鋁部門(mén)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%。鋅單獨(dú)加入鋁中，在變形前提下對(duì)鋁合金強(qiáng)度的進(jìn)步十分有限，同時(shí)存在應(yīng)力侵蝕開(kāi)裂、傾向，因而限制了它的應(yīng)用。

7xxx 系：7000 系列鋁合金代表7075、7050 主要含有鋅元素。也屬于航空系列，是鋁鎂鋅銅合金，是可熱處理合金，屬于超硬鋁合金，有良好的耐磨性。也有良好的焊接性，但耐腐蝕性較差。

六、鐵和硅元素的影響

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 系焊條及鋁硅鍛造合金中，均作為合金元素加的，在基它鋁合金　中，硅和鐵是常見(jiàn)的雜質(zhì)元素，對(duì)合金機(jī)能有顯著的影響。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(guò)　高時(shí)會(huì)使鑄件產(chǎn)生脆性。

6xxx 系：6000 系列鋁合金代表6061、6063 主要含有鎂和硅兩種元素，故集中了4000 系列和5000 系列的優(yōu)點(diǎn)6061是一種冷處理鋁鍛造產(chǎn)品，適用于對(duì)抗腐蝕性、氧化性要求高的應(yīng)用。可使用性好，容易涂層，加工性好。

七、鈦和硼元素的影響

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)化鍛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%，假如有硼存在則減　速小到0.01%。

8xxx 系：8000 系列鋁合金較為常用的為8011 屬于其他系列，大部分應(yīng)用為鋁箔，生產(chǎn)鋁棒方面不太常用。

八、鉻和鍶元素的影響

鉻在鋁板中形成（CrFe）Al7 和（CrMn）Al12 等金屬間化合物，阻礙再結(jié)晶的形核和長(zhǎng)大過(guò)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)力侵蝕開(kāi)裂敏感性。但會(huì)場(chǎng)增加淬火敏感性，使陽(yáng)極氧化膜呈黃色，鉻在鋁合金中的添加量一般不超過(guò)0.35%，并隨合金中過(guò)渡元素的增加而降低，鍶對(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，減少了鑄錠平均化時(shí)間60%~70%，進(jìn)步材料力學(xué)機(jī)能和塑性加工性；改善制品表面粗拙度。對(duì)于高硅（10%~13%）變形鋁合金中加入0.02%~0.07% 鍶元素，可使初晶減少至最低限度，力學(xué)機(jī)能也明顯進(jìn)步，抗拉強(qiáng)度бb 由233MPa 進(jìn)步到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(guò)共晶Al-Si 合金中加入鍶，能減小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工機(jī)能，可順利地?zé)彳埡屠滠垺?/span>

9xxx 系：9000 系列鋁合金是備用合

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