銅元素

    鋁銅合金富鋁有些548時(shí)，銅在鋁中的最大溶解度為 5.65%,溫度降到302時(shí)，銅的溶解度為0.45%。銅是重要的合金元素，有必定的固溶強(qiáng)化效果，此外時(shí)效分出的CuAl2有著顯著的時(shí)效強(qiáng)化效果。鋁合金中銅含量一般在2.5% ~ 5%，銅含量在4%~6.8%時(shí)強(qiáng)化效果最好，所以大有些硬鋁合金的含銅量處于這規(guī)模。

    鋁銅合金中能夠富含較少的硅、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。

    硅元素

    Al—Si合金系富鋁有些在共晶溫度577 時(shí)，硅在 固溶體中的最大溶解度為1.65%。雖然溶解度隨溫度下降而削減，介這類(lèi)合金一般是不能熱處理強(qiáng)化的。鋁硅合金具有極好 的鍛造功能和抗蝕性。

    若鎂和硅一起參加鋁中構(gòu)成鋁鎂硅系合金，強(qiáng)化相為MgSi。鎂和硅的質(zhì)量比為1.73:1。規(guī)劃Al-Mg-Si系合金成分時(shí)，基體上按此份額裝備鎂和硅 的含量。有的Al-Mg-Si合金，為了進(jìn)步強(qiáng)度，參加適當(dāng)?shù)你~，一起參加適當(dāng)?shù)你t以抵消銅對(duì)立蝕性的晦氣影響。

    Al-Mg2Si合金系合金平衡相圖富鋁有些Mg2Si 在鋁中的最大溶解度為1.85%，且隨溫度的下降而減速小。

    變形鋁合金中，硅獨(dú)自參加鋁中只限于焊接資料，硅參加鋁中亦有必定的強(qiáng)化效果。

    鎂元素

    Al-Mg合金系平衡相圖富鋁有些雖然溶解度曲線(xiàn)標(biāo)明，鎂在鋁中的溶解度隨溫度下降而大大地變小，但是在 大有些工業(yè)用變形鋁合金中，鎂的含量均小于6%，而硅含量也低，這類(lèi)合金是不能熱處理強(qiáng)化的，但是可焊性杰出，抗蝕性也罷，并有中等強(qiáng)度。

    鎂對(duì)鋁的強(qiáng)化是顯著的，每增加1%鎂，抗拉強(qiáng)度大概升高瞻遠(yuǎn)34MPa。假如參加1%以下 的錳，能夠彌補(bǔ)強(qiáng)化效果。因而加錳后可下降鎂含量，一起可下降熱裂傾向，別的錳還能夠使Mg5Al8化合物均勻沉淀，改進(jìn)抗蝕性和焊接功能。

    錳元素

    Al-Mn合金系平平衡相圖有些在共晶溫度658時(shí)，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合金對(duì)錯(cuò)時(shí)效硬化合金， 即不可熱處理強(qiáng)化。

    錳能阻撓鋁合金的再結(jié)晶進(jìn)程，進(jìn)步再結(jié)晶溫度，并能顯著細(xì)化再結(jié)晶晶粒。再結(jié)晶晶粒的細(xì)化 首要是經(jīng)過(guò)MnAl6化合物彌散質(zhì)點(diǎn)對(duì)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大起阻止效果。MnAl6的另一效果是能溶解雜質(zhì)鐵，構(gòu)成(Fe、Mn)Al6，減小鐵的有害影響。

    錳是鋁合金的重要元素，能夠獨(dú)自參加構(gòu)成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一起參加，因而大多鋁合金中均富含錳。

    鋅元素

    Al-Zn合金系平衡相圖富鋁有些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%。

    鋅獨(dú)自參加鋁中，在變形條件下對(duì)鋁合金強(qiáng)度的進(jìn)步非常有限，一起存在應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、傾向，因而約束了它的運(yùn)用。

    在鋁中一起參加鋅和鎂，構(gòu)成強(qiáng)化相Mg/Zn2，對(duì)合金發(fā)生顯著的強(qiáng)化效果。Mg/Zn2含量 從0.5%進(jìn)步到12%時(shí)，可顯著增加抗拉強(qiáng)度和屈從強(qiáng)度。鎂的含量超越構(gòu)成Mg/Zn2相所需超硬鋁合金中，鋅和鎂的份額操控在2.7擺布時(shí)，應(yīng)力腐蝕 開(kāi)裂抗力最大。

    如在Al-Zn-Mg基礎(chǔ)上參加銅元素，構(gòu)成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基強(qiáng)化效果在所有鋁合金中最大，也是航天、航空工業(yè)、電力工業(yè)上的重要的鋁合金資料。

    2.微量元素的影響

    鐵和硅

    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)合金功能有顯著的影響。它們首要以FeCl3和游離硅存在。在硅大于鐵時(shí)，構(gòu)成β-FeSiAl3(或 Fe2Si2Al9)相，而鐵大于硅時(shí)，構(gòu)成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。當(dāng)鐵和硅份額不當(dāng)時(shí)，會(huì)引起鑄件發(fā)生裂紋，鑄鋁中鐵含量過(guò) 高時(shí)會(huì)使鑄件發(fā)生脆性。

    鈦和硼

    鈦是鋁合金中常用的增加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中心合金方式參加。鈦與鋁構(gòu)成 TiAl2相，成為結(jié)晶時(shí)的非自覺(jué)中心，起細(xì)化鍛造安排和焊縫安排的效果。Al-Ti系合金發(fā)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%。

    鉻

    鉻在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常見(jiàn)的增加元素。600℃時(shí)，鉻在鋁中溶解度為0.8%，室溫時(shí)基本上不溶解。

    鉻在鋁中構(gòu)成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金屬間化合物，阻止再結(jié)晶的形核和長(zhǎng)大進(jìn)程，對(duì)合金有必定的強(qiáng)化效果，還能改進(jìn)合金耐性和下降應(yīng)力腐蝕開(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。

    鉻在鋁合金中的增加量一般不超越0.35%，并隨合金中過(guò)渡元素的增加而下降。

    鍶

    鍶是外表活性元素，在結(jié)晶學(xué)上鍶能改變金屬間 化合物相的行動(dòng)。因而用鍶元素進(jìn)行蛻變處理能改進(jìn)合金的塑性加工性和終究產(chǎn)品質(zhì)量。因?yàn)殒J的蛻變有效時(shí)刻長(zhǎng)、效果和再現(xiàn)性好等長(zhǎng)處，近年來(lái)在Al-Si鑄 造合金中替代了鈉的運(yùn)用。對(duì)揉捏用鋁合金中參加0.015%~0.03%鍶，使鑄錠中β-AlFeSi相成為漢字形α-AlFeSi相，削減了鑄錠均勻化 時(shí)刻60%~70%，進(jìn)步資料力學(xué)功能和塑性加工性;改進(jìn)成品外表粗糙度。對(duì)于高硅(10%~13%)變形鋁合金中參加0.02%~0.07%鍶元素，可 使初晶削減至最低極限，力學(xué)功能也顯著進(jìn)步，抗拉強(qiáng)度бb 由233MPa進(jìn)步到236MPa，屈從強(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合金中參加鍶，能減小初晶硅粒子尺寸，改進(jìn)塑性加工功能，可順暢地?zé)彳埡屠滠垺?

    鋯元素

    鋯也是鋁合金的常用增加劑。一般在鋁合金中參加量為0.1%~0.3%，鋯和鋁 構(gòu)成ZrAl3化合物，可阻止再結(jié)晶進(jìn)程，細(xì)化再結(jié)晶晶粒。鋯亦能細(xì)化鍛造安排，但比鈦的效果小。有鋯 存在時(shí)，會(huì)下降鈦和硼細(xì)化晶粒的效果。 在Al-Zn-Mg-Cu系合金中，因?yàn)殇唽?duì)淬火敏感性的影響比鉻和錳的小，因而宜用鋯來(lái)替代鉻和錳細(xì)化再結(jié)晶安排。

    雜質(zhì)元素

    稀土元素參加鋁合金中，使鋁合金熔鑄時(shí)增加成分過(guò)冷，細(xì)化晶粒，削減二次晶距離，削減合金中的氣體和攙雜，并使攙雜相趨于球化。還可下降熔體外表張力，增加流動(dòng)性，有利于澆注成錠，對(duì)工藝功能有著顯著的影響。各種稀土參加量約為0.1%at%為好?；旌舷⊥?La-Ce-Pr-Nd等混合)的增加，使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金時(shí)效G?P區(qū)構(gòu)成的臨界溫度下降。含鎂的鋁合金，能激起稀土元素的蛻變效果。

    3.雜質(zhì)元素的影響

    釩在鋁合金中構(gòu)成VAl11難熔化合物，在熔鑄進(jìn)程中起細(xì)化晶粒效果，但比鈦和鋯的效果小。釩也有細(xì)化再結(jié)晶安排、進(jìn)步再結(jié)晶溫度的效果。

    鈣在鋁合金中固溶度極低，與鋁構(gòu)成CaAl4化合物，鈣又是鋁合金的超塑性元素，大概5%鈣和5%錳的鋁合金具有超塑性。鈣和硅構(gòu)成CaSi，不溶于鋁， 因?yàn)闇p小了硅的固溶量，可略微進(jìn)步工業(yè)純鋁的導(dǎo)電功能。鈣能改進(jìn)鋁合金切削功能。CaSi2不能使鋁合金熱處理強(qiáng)化。微量鈣有利于去掉鋁液中的氫。

    鉛、錫、鉍元素是低熔點(diǎn)金屬，它們?cè)阡X中固溶度不大，略下降合金強(qiáng)度，但能改進(jìn)切削功能。鉍在凝結(jié)進(jìn)程中脹大，對(duì)補(bǔ)縮有利。高鎂合金中參加鉍可避免鈉脆。

    銻首要用作鍛造鋁合金中的蛻變劑，變形鋁合金很少運(yùn)用。僅在Al-Mg變形鋁合金中替代鉍避免鈉脆。銻元素參加某些Al-Zn-Mg-Cu系合金中，改進(jìn)熱壓與冷壓工藝功能。

    鈹在變形鋁合金中可改進(jìn)氧化膜的構(gòu)造，削減熔鑄時(shí)的燒損和攙雜。鈹是有毒元素，能使人發(fā)生過(guò)敏性中毒。因而，觸摸食物和飲料的鋁合金中不能富含鈹。焊接資猜中的鈹含量一般操控在8μg/ml以下。用作焊接基體的鋁合金也應(yīng)操控鈹?shù)暮俊?

    鈉在鋁中幾乎不溶解，最大固溶度小于0.0025%，鈉的熔點(diǎn)低(97.8℃),合金中存在鈉時(shí)，在凝結(jié)進(jìn)程中吸附在枝晶外表或晶界，熱加工時(shí)，晶界上的 鈉構(gòu)成液態(tài)吸附層，發(fā)生脆性開(kāi)裂時(shí)，構(gòu)成NaAlSi化合物，無(wú)游離鈉存在，不發(fā)生“鈉脆”。當(dāng)鎂含量超2%時(shí)，鎂攫取硅，分出游離鈉，發(fā)生“鈉脆”。因 此高鎂鋁合金不允許運(yùn)用鈉鹽熔劑。避免“鈉脆”的辦法有氯化法，使鈉構(gòu)成NaCl排入渣中，加鉍使之生成Na2Bi進(jìn)入金屬基體;加銻生成Na3Sb或加 入稀土亦可起到一樣的效果。