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影響鋁合金性能的八大金屬元素

2019-09-26 15:07:20 作者：本網整理來源：《腐蝕與防護之友》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，由于根據成品鋁卷材的用途不一樣在加工過程中所加入的元素這些雜質元素由于熔點高低不一，結構不同與鋁形成的化合物也不同，因而對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，有一定的固溶強化效果，此外時效析出的CuAl2 有著顯著的時效強化效果。鋁板中銅含量通常在2.5%-5%，銅含量在4%~6.8%時強化效果最好，所以大部門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，目前在常規工業中不常應用。

二、硅元素的影響

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

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、機械零件鍛造用材、焊接材料；低熔點、耐蝕性好，產品描述：具有耐熱、耐磨的特性

三、鎂元素的影響

鎂對鋁的強化是顯著的，每增加1%鎂，抗拉強度大約升高瞻遠34MPa。假如加入1% 以下的錳，可能增補強化作用。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化合物平均沉淀，改善抗蝕性和焊接機能。

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。主要特點為密度低，抗拉強度高，延伸率高，疲勞強度好，但不可做熱處理強化。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列。在常規工業中應用也較為廣泛。在我國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 合金長短時效硬化合金，即不可熱處理強化。

3xxx 系：3000 系列鋁合金代表3003、3A21 為主。我國3000 系列鋁板生產工藝較為優秀。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，在變形前提下對鋁合金強度的進步十分有限，同時存在應力侵蝕開裂、傾向，因而限制了它的應用。

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，硅和鐵是常見的雜質元素，對合金機能有顯著的影響。它們主要以FeCl3 和游離硅存在。在硅大于鐵時，形成β-FeSiAl3（或　Fe2Si2Al9）相，而鐵大于硅時，形成α-Fe2SiAl8（或Fe3Si2Al12）。當鐵和硅比例不當時，會引起鑄件產生裂紋，鑄鋁中鐵含量過　高時會使鑄件產生脆性。

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 系列的優點6061是一種冷處理鋁鍛造產品，適用于對抗腐蝕性、氧化性要求高的應用。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，成為結晶時的非自發核心，起細化鍛造組織和焊縫組織的作用。Al-Ti 系合金產生包反應時，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，大部分應用為鋁箔，生產鋁棒方面不太常用。

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侵蝕開裂敏感性。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，鍶對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間60%~70%，進步材料力學機能和塑性加工性；改善制品表面粗拙度。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，力學機能也明顯進步，抗拉強度бb 由233MPa 進步到236MPa，屈服強度б0.2 由204MPa提高到210MPa，延伸率б5 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，改善塑性加工機能，可順利地熱軋和冷軋。

9xxx 系：9000 系列鋁合金是備用合

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