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铝合金加一种元素会带来怎样的变化?

来源:www.xfgyxc.com   分类:常见问题   发布:2018-03-29   阅读:(85)

金属铝的诞生虽然只有一百多年,但是它的应用却得到迅速拓展。纯铝强度低,其用途受到限制。但加入少量的一种或几种合金元素,如镁、硅、锰、铜、锌、铁、铬、钛等,即可得到具有不同性能的铝合金。

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。不可热处理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,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。


铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金和铝锌合金。 

铝合金因添加了不同金属元素而表现出不同的性能特点,在各金属元素之中,对铝合金性能影响较大的元素有铜(Cu)、镁(Mg)、硅(Si)、铁(Fe)、锰(Mn)、镍(Ni)、锌(Zn)、铬(Cr)、钙(Ca)等

 

添加金属元素对铝合金性能的影响

铜(Cu)
铜是重要的合金元素,有一定的固溶强化效果,铜含量在4%~6.8%时强化效果最好,所以大部硬铝合金的含铜量处于这范围。增加含铜量,提高合金的流动性,抗拉强度和硬度,使机械性能得以提高,切削性变好。它的劣势在于会降低铝合金的耐蚀性并增加应力腐蚀开裂敏感性。

镁(Mg)
镁对铝的强化是显著的,能提高抗拉强度和屈服极限,提高合金的切削加工性提高耐蚀性和焊接性。Mg2Si会使铸件变脆。

硅(Si)

硅是最重要的合金元素,也是铸造铝合金的主要合金元素。它能显著提高铝合金的流动性,降低铝合金的密度,改善合金的铸造性能,硅与铝能组成固溶体,提高合金的高温造型性,减少收缩率,无热裂倾向。它的缺点是使铝合金的加工性能变差随着硅含量的增加,8%到15%,铝合金的抗拉强度呈现线性增长。 


铁(Fe)
铁的含量超过一定临界值以后会极大的损害铝合金的塑性,铝合金对模具的粘附作用十分强烈,当铁含量在0.6%以下时尤为强烈,即有不易脱模的现象。当铁含量超过0.6%后,粘模现象便大为减轻。铝合金中含铁量太高时,铁以FeAl3、Fe2Al7和Al-Si-Fe的片状或针状组织存在于合金中,生成金属化合物,形成硬点。这种组织还会降低机械性能,热裂性增大,使铸件产生脆性。并且含铁(Fe)量过1.2%时,降低合金流动性,损害铸件的品质,缩短压铸设备中金属组件的寿命。 

锰(Mn)
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。锰含量过高时,会引起偏析。

(Ni)
能提高铝合金的热硬性,主要得益于镍铝化合物。它的劣势是降低耐蚀性及热导性。

锌(Zn)
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。锌只在7xxx系铝合金中添加在其它铝合金中它是杂质元素。它的劣势是存在应力腐蚀开裂的倾向。 

(Cr)
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。它的劣势是增加淬火敏感性。


钙(Ca)
钙在铝合金中固溶度极低,与铝形成CaAl4化合物,钙又是铝合金的超塑性元素,大约5%钙和5%锰的铝合金具有超塑性。钙能改善铝合金切削性能。微量钙有利于去除铝液中的氢。 

Ti
钛是铝合金中常用的添加元素,在铝合金中增加钛可以提高铝合金的耐蚀性。它能有效的细化铝合金的晶粒,其含量约为0.015%。当加入量超过0.15%,它会使晶粒粗化。

锡(Sn
它用于铸造铝合金可以降低轴承和衬套的摩擦系数并提高耐磨性能。


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。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。 

不同金属元素的添加使铝合金性能随之变化,铝合金性能的多样性使其在建筑家具航空航天汽车机械制造船舶及化学工业等领域应用广泛。

 

铝合金性能不同应用领域

建筑

城市建筑中大量使用高性能铝合金门窗,取其抗风压、机械力学强度、隔热、隔音、耐候性等一系列重要的使用性能。而也有铝模板来代替木模板和铁模板,并出现铝天桥、铝通信塔、铝防洪神器等铝合金新产品


航空、航天
铝合金是亚音速飞机的主要用材,仅铝合金铆钉一项每架飞机就有40~150万个。铝制零部件在先进军用飞机中的比例虽低一些,但仍占其自身总质量的40%~60%。其他飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。

汽车
汽车用铝合金材料包括铝合金轮毂、铝合金发动机、铝合金管梁、车身骨架、电机、行李架电池铝托盘、座椅系统、保险杠、发动机缸体、油底壳、覆盖件等全铝车身还有商用车中部分槽罐车,冷藏车,半挂车的车身也有使用铝合金。



舰船
舰船上应用的铝合金可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金在各国造船中的应用,从大型水面舰船上层建筑,上千吨的全铝海洋研究船到气垫船,渡船,交通艇等各类高速客船和军用快艇。铸造铝合金主要用于泵、活塞等部件。



电子电气
铝合金能够打造更为轻薄、坚固的产品,包括手机外壳等,外观和饰面花样繁多能彰显时代性,更为坚固,同时也具有真实、自然的触感。



容器包装
除了饮料用的易拉罐,铝合金箱产品适用于各种仪器仪表箱、道具箱、电力通讯铝合金箱、化妆箱、医疗器械箱、军用设备铝合金箱、拉杆铝合金箱、提款箱,灯箱及减震铝合金箱和各种专用铝合金箱系列产品。



创意设计

各种铝质艺术品、铝质珠宝等给人带来视觉上的美感及触觉上的舒适赋予艺术品格。



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