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各元素对铝合金性能影响.doc

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1 合 金 元 素 影 响 铜 元 素 铝 铜 合 金 富 铝 部 分 平 衡 相 图 如 图 所 示 。 548 时 , 铜 在 铝 中 的 最 大 溶 解 度为 5.65%,温 度 降 到 302 时 , 铜 的 溶 解 度 为 0.45%。 铜 是 重 要 的 合 金 元 素 , 有一 定 的 固 溶 强 化 效 果 , 此 外 时 效 析 出 的 CuAl2 有 着 明 显 的 时 效 强 化 效 果 。 铝 合 金 中 铜 含 量 通 常 在 2.5% ~ 5%, 铜 含 量 在 4%~6.8%时 强 化 效 果 最 好 , 所以 大 部 分 硬 铝 合 金 的 含 铜 量 处 于 这 范 围 。 铝 铜 合 金 中 可 以 含 有 较 少 的 硅 、 镁 、 锰 、 铬 、 锌 、 铁 等 元 素 。 硅 元 素 Al—Si 合 金 系 平 衡 相 图 富 铝 部 分 如 图 所 示 。 在 共 晶 温 度 577 时 , 硅在 固 溶 体 中 的 最 大 溶 解 度 为 1.65%。 尽 管 溶 解 度 随 温 度 降 低 而 减 少 , 介 这 类合 金 一 般 是 不 能 热 处 理 强 化 的 。 铝 硅 合 金 具 有 极 好 的 铸 造 性 能 和 抗 蚀 性 。 若 镁 和 硅 同 时 加 入 铝 中 形 成 铝 镁 硅 系 合 金 , 强 化 相 为 MgSi。 镁 和 硅 的质 量 比 为 1.73:1。 设 计 Al-Mg-Si 系 合 金 成 分 时 , 基 体 上 按 此 比 例 配 置 镁 和 硅 的 含 量 。 有 的 Al-Mg-Si 合 金 , 为 了 提 高 强 度 , 加 入 适 量 的 铜 , 同 时 加 入 适 量 的铬 以 抵 消 铜 对 抗 蚀 性 的 不 利 影 响 。 Al-Mg2Si 合 金 系 合 金 平 衡 相 图 富 铝 部 分 如 图 所 示 。 Mg2Si 在 铝 中 的最 大 溶 解 度 为 1.85%, 且 随 温 度 的 降 低 而 减 速 小 。 变 形 铝 合 金 中 , 硅 单 独 加 入 铝 中 只 限 于 焊 接 材 料 , 硅 加 入 铝 中 亦 有 一 定 的 强化 作 用 。 镁 元 素 Al-Mg 合 金 系 平 衡 相 图 富 铝 部 分 如 图 所 示 。 尽 管 溶 解 度 曲 线 表 明 , 镁 在铝 中 的 溶 解 度 随 温 度 下 降 而 大 大 地 变 小 , 但 是 在 大 部 分 工 业 用 变 形 铝 合 金中 , 镁 的 含 量 均 小 于 6%, 而 硅 含 量 也 低 , 这 类 合 金 是 不 能 热 处 理 强 化 的 , 但 是可 焊 性 良 好 , 抗 蚀 性 也 好 , 并 有 中 等 强 度 。 镁 对 铝 的 强 化 是 明 显 的 , 每 增 加 1%镁 , 抗 拉 强 度 大 约 升 高 瞻 远34MPa。 如 果 加 入 1%以 下 的 锰 , 可 能 补 充 强 化 作 用 。 因 此 加 锰 后 可 降 低 镁 含量 , 同 时 可 降 低 热 裂 倾 向 , 另 外 锰 还 可 以 使 Mg5Al8 化 合 物 均 匀 沉 淀 , 改 善抗 蚀 性 和 焊 接 性 能 。 锰 元 素 Al-Mn 合 金 系 平 平 衡 相 图 部 分 如 图 所 示 。 在 共 晶 温 度 658 时 , 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 。 Al-Mn 合 金 是 非 时 效 硬 化 合 金 , 即 不 可 热 处 理强 化 。 锰 能 阻 止 铝 合 金 的 再 结 晶 过 程 , 提 高 再 结 晶 温 度 , 并 能 显 著 细 化 再 结 晶 晶 粒 。再 结 晶 晶 粒 的 细 化 主 要 是 通 过 MnAl6 化 合 物 弥 散 质 点 对 再 结 晶 晶 粒 长 大 起 阻 碍 作 用 。 MnAl6 的 另 一作 用 是 能 溶 解 杂 质 铁 , 形 成 ( Fe、 Mn) Al6, 减 小 铁 的 有 害 影 响 。 锰 是 铝 合 金 的 重 要 元 素 , 可 以 单 独 加 入 形 成 Al-Mn 二 元 合 金 , 更 多 的是 和 其 它 合 金 元 素 一 同 加 入 , 因 此 大 多 铝 合 金 中 均 含 有 锰 。 锌 元 素 Al-Zn 合 金 系 平 衡 相 图 富 铝 部 分 如 图 所 示 。 275 时 锌 在 铝 中 的 溶 解 度 为31.6%, 而 在 125 时 其 溶 解 度 则 下
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