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各種微量元素對鋁合金性能的影響

發(fā)布時間:2024-10-13
鉻(cr)
鉻(cr)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。但會增加淬火敏感性。
鈦(ti)
在合金中只
鎂(mg):鋁鎂合金的耐蝕性,因此adc5、adc6是耐蝕性合金,它的凝固范圍很大,所以有熱脆性,鑄件易產(chǎn)生裂紋,難以鑄造。作為雜質的鎂(mg),在al-cu-si這種材料中,mg2si會使鑄件變脆,所以一般標準在0.3%以內(nèi)。
鐵(fe)
雜質的鐵(fe)會生成feal3的針狀結晶,由于壓鑄是急冷,所以析出的晶體很細,不能說是有害成份。含量低于0.7%則有不易脫模的現(xiàn)象,所以含鐵(fe)0.8~1.0%反而好壓鑄。含有大量的鐵(fe),會生成金屬化合物,形成硬點。并且含鐵(fe)量過1.2%時,降低合金流動性,損害鑄件的品質,縮短壓鑄設備中金屬組件的壽命。
鎳(ni)和銅(cu)一樣,有增加抗拉強度和硬度的傾向,對耐蝕性影響很大。想要改善高溫強度耐熱性,有時就加入鎳(ni),但在耐蝕性及熱導性方面有降低的影響
硅(si)是改善流動性能的主要成份。從共晶到過共晶都能得到的流動性。但結晶析出的硅(si)易形成硬點,使切削性變差,所以一般都不讓它超過共晶點。另外,硅(si)可改善抗拉強度、硬度、切削性以及高溫時強度,而使延伸率降低。在鋁合金中固溶進銅(cu),機械性能可以提高,切削性變好。不過,耐蝕性降低,容易發(fā)生熱間裂痕。作為雜質的銅(cu)也是這樣。
錳(mn)
能改善含銅(cu),含硅(si)合金的高溫強度。若超過一定限度,易生成al-si-fe-p+mn四元化合物,容易形成硬點以及降低導熱性。錳(mn)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粒。再結晶晶粒的細化主要是通過mnal6化合物彌散質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鐵(fe),形成(fe,mn)al6減小鐵的有害影響。錳(mn)是鋁合金的重要元素,可以單獨加入al-mn二元合金,更多的是和其他合金元素一同加入,因此大多鋁合金中均含有錳(mn)。
鋅(zn)
若含有雜質鋅(zn),高溫脆性大,但與汞(hg)形成強化hgzn2對合金產(chǎn)生明顯強度作用。jis中規(guī)定在1.0%以內(nèi),但外國標準有到3%的,這里所講的當然不是合金成份的鋅(zn),而是以雜質鋅(zn)的角色來說,它有使鑄件產(chǎn)生裂紋的傾向。
需微量可使機械性能提高,但導電率卻下降。al-ti系合金產(chǎn)生包晶反應時,鈦(ti)的臨界含量約為0.15%,如有硼存在可以減少。
在鋁合金中有時還存在鈣(ca),鉛(pb),錫(sn)等雜質元素。這些元素由于熔點高低不一,結構不同,與鋁(al)形成的化合物亦不相同,因而對鋁合金性能的影響各不一樣。鈣(ca)在鋁中固溶度極低,與鋁(al)形成caal4化合物,鈣(ca)能改善鋁合金切削性能。鉛(pb),錫(sn)是低熔點金屬,它們在鋁(al)中固溶度不大,降低合金強度,但能改善切削性能。
鋅合金當中各項主要元素及微量元素對鑄造性能和鑄件性能的影響
鋁(al)
它是主要成份,有改善機械性能,提高流動性的作用,能防止鐵(fe)的侵蝕和腐蝕。超過4.5%會變脆,低于3.5%強度,硬度會降低,流動性變差。
銅(cu)
銅(cu)含量超過1.25%可以明顯增加合金的強度與硬度。但al-cu的析出,壓鑄鑄后會收縮,繼而轉為膨脹,使鑄件尺寸不穩(wěn)定。
鎂(mg)為抑制晶粒間的腐蝕而加入少量的鎂(mg),鎂(mg)的含量超過了規(guī)定值,就會使流動性變差,并且也容易產(chǎn)生熱脆性,沖擊值也降低。
鉛(pb)錫(sn)鎘(cd)
鉛(pb)含量的增加可以降低鋅(zn)的硬度,增加鋅(zn)的溶解度,但是在含鋁的鋅合金中,鉛(pb),錫(sn),鎘(cd)任意一種超過規(guī)定量,都會產(chǎn)生腐蝕。這種腐蝕是不規(guī)則的,經(jīng)過某段時間以后才產(chǎn)生,而且在高溫,高濕氣氛下,腐蝕得特
鐵(fe)
鐵(fe)雖然能明顯提高鋅(zn)的再結晶溫度,減緩再結晶的過程,但是在壓鑄熔煉當中,鐵(fe)來自鐵坩堝,鵝頸管和熔化用具,固溶于鋅(zn),鋁(al)所帶的鐵(fe)是極微量的,超過了固溶限的鐵(fe)會以feal3結晶出來。(fe)所造成的缺陷多生成渣滓以feal3的化合物浮起。鑄件變脆,機加工性能變差。鐵的流動性會影響鑄件表面的光滑度。
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