澳铝带你全面了解合金元素在铝型材中作用

澳铝带你全面了解合金元素在铝型材中作用
1. 合金元素在铝型材中的功能介绍锌

    锌是铝合金型材中固溶度高的元素，但锌自身的固溶强化和沉淀硬化能力并不显著，同时还存在应力开裂腐蚀倾向，故铝-锌二元合金不宜采用，因而限制了锌单独加入铝中的应用；当锌-镁或锌-镁-铜等元素与铝构成多元合金时，因形成新的强化相MgZn2,可明显增加抗拉强度和屈服强度，当镁的含量超过形成MgZn2相所需要的量时，还会产生补充强化作用；在添加铜时还会形成铝-锌-镁-铜合金，是现有铝合金型材中强度高的超硬铝系合金的发展基础，同时也是航天、航空、电力等工业上重要的铝合金材料；铝合金型材中锌的含量一般不超过8%；

2. 镁

    镁是铝合金型材中另一重要的合金元素，由于它在铝中有较高的固溶度，共晶温度下可达14.9%，故有比较显著的固溶强化效果，当镁含量小于6%且硅含量也低时，具有良好的抗蚀性能；因此，铝-镁二元合金是当今防锈铝合金型材的主要品种，这类合金不能热处理强化，但可焊性良好，具有中等强度；铝-镁二元合金无明显的沉淀硬化效应，但与铜、硅、锌等合金元素构成多元合金时，由于形成了新的强化相Mg2Si或Al2CuMg等，从而大大增强其时效硬化能力；

3. 铜

    铜是铝合金型材中重要的合金元素之一，固溶强化和沉淀硬化作用十分显著，热稳定性好，是高强度和耐热铝合金型材中的必要组分；此外，经时效析出的CuAl2相有着明显的时效强化效果；变形铝合金型材中铜的含量不会超过其极限固溶度，通常含量在2.5%~5%，铜含量在4%~6.8%时强化，这也是大部分硬铝合金型材含铜的范围；合金中铜的加入会增加合金的晶间腐蚀倾向以及降低铸造工艺性；

4. 锂

    锂是金属元素中轻的一种，在铝中有较高的固溶度，共晶温度下为4.2%；铝中加锂不仅可以降低合金的密度（每增加1%的锂，密度降低3%），而且还可以增加合金的弹性模量和沉淀硬化能力，故多元铝-锂合金的比刚度及比强度均明显高于其他铝合金，在航天航空领域具有重要的应用价值；但锂化学活性极强，冶炼质量不易控制，在一定程度上妨碍了它的应用和发展，我国尚处于研究开发阶段；

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5. 硅

    硅是铝合金型材中的常存元素，但在铝合金型材中的固溶度较低，在共晶温度下硅在固溶体中的大溶解度为1.65%；二元铝-硅合金的固溶强化和沉淀硬化能力较弱，一般不能通过热处理强化；但铝-硅合金具有极好的铸造性能和良好的抗蚀性能；当在合金中加入镁时，形成的强化合金相Mg2Si可显著提高时效硬化能力，故铝-镁-硅系是构成锻铝的主要合金系；有时为提高强度会加入适量的铜，同时，也加入少量的铬抵消铜对抗蚀性能的不利影响；

6. 锰

    锰也是铝合金型材中的常存元素，其极限固溶度为1.82%，第二相为MnAl6，合金强度随溶解度增加而增加；锰含量达到0.8%时（锰在合金中的含量一般为0.2%~0.6%，只有少数合金达到1%），伸长率达到大值，铝-锰合金是非时效硬化合金，即不可热处理强化；锰在合金中的添加量虽不多，但其作用是多方面的：它能显著提高合金的强度和耐热性，提高再结晶温度，细化晶粒，并能溶解铁杂质形成（Fe·MN）Al6，以减少铁的有害作用；锰可以单独加入形成铝-锰二元合金系，但这个系列的牌号不多，更多的是和其他合金元素一同加入，因此大多数合金中都有锰的存在；

7. 铬

    铬是5系、6系和7系合金中常见的添加元素，在合金中主要以（Cr·Fe）Al7、（CrMn）Al12等化合物的形式存在，这些相能阻碍晶粒的成核和长大过程，对合金有一定的强化作用，并能改善合金的韧性和降低应力腐蚀敏感性，但会增加淬火的敏感性；铬的极限固溶度为0.8%，在合金中的含量一般不会超过0.35%；

8. 锆

    锆和铝形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒；有锆存在时，会降低钛和硼细化晶粒的效果；在铝-锌-镁-铜系合金中，由于锆对淬火敏感性的影响比铬和锰小，因此宜用锆来代替铬和锰细化再结晶组织；锆在合金中的添加量一般为0.1%~0.3%；

9. 钛

    钛是铝合金型材中的常用添加元素，以铝-钛或铝-钛-硼中间合金的形式加入，钛与铝形成TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化晶粒组织和焊缝组织的作用；铝中的杂质元素主要是铁和硅，铁、硅之间的比例会对合金的组织性能产生影响；其中铁的含量对铝合金型材氧化后的表面光亮度有很大影响；
9. 钛

    钛是铝合金型材中的常用添加元素，以铝-钛或铝-钛-硼中间合金的形式加入，钛与铝形成TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化晶粒组织和焊缝组织的作用；铝中的杂质元素主要是铁和硅，铁、硅之间的比例会对合金的组织性能产生影响；其中铁的含量对铝合金型材氧化后的表面光亮度有很大影响；
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