元素在铝合金中的作用

1、铝合金知识培训资料,铝合金中各项元素及微量元素作用,一、硅Si,硅是改善流动性能的主要成分,从共晶到过共晶都能得到最好的流动性,但结晶析出的硅易形成硬点，使切削性变差,所以一般都不让它超过共晶点.另外硅可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度而使延伸率降低。,ZLD101A未变质,固溶体,针状硅,组织特征： 固溶体和共晶体中针状硅,ZLD101A变质,固溶体,圆形质点硅,组织特征: 固溶体呈蠕虫状分布，共晶体呈纤维状,ADC12未变质,组织特征: 针片状硅分布均匀，且有少量初晶硅析出,ADC12变质(锶),组织特征: 变质后原针状硅和少量初晶硅变为分布较均匀的点状硅,点状硅,B390未变质,

2、组织特征: 共晶体+Si,初生Si相呈块状(较大,且不均匀),B390磷变质,合金的流动性：,合金的流动性是指液体合金本身的流动能力，是合金的铸造性能之一，它与合金的成分、温度、杂质含量及其物理性能有关。流动性好，充填铸型的能力强，良好的流动性，有利于合金液良好地充满铸型，以得到形状、尺寸准确，轮廓清晰的致密铸件。应当指出，在实际生产中当合金牌号一定（即合金液本身的流动能力一定）的情况下，除加强熔炼工艺控制（加强去气除渣处理）外，采取改善铸型工艺和适当提高浇注温度的办法。此外合金的流动性还受液体合金的粘度、表面张力等物理性能的影响。,含硅量较高的Al-Si合金中的共晶硅一般要进行变质处理使之细

3、化.,二、铁Fe,长存有害杂质，增加合金脆性,易生成相（针状）降低合金强度.杂质铁生成FeAl3针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细，不能说是有害成分，含量低于0.7%则不易脱模,所以Fe含量0.8-1.0%反而好压铸.含有大量的铁会生成金属化合物,形成硬点.并且含铁量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.所以应尽量减少人为致使铁含量增高，对铁质钳和工具有效保护，在生产中控制铁的含量，并使硅略低度于共晶点。浇铸铝液温度不宜过低,鱼骨状铁相,鱼骨状铁相,三、镁Mg,合金中加入一定的Mg，形成AL-Si-Mg合金，(因为可以时效处理的手断从组织中析出中间

4、相(Mg2Si)化合物并呈弥散状态,使固溶体结晶点阵发生畸变,从而提高合金强度，当Mg含量达到0.2-0.5%时,其析出相的硬度高,抗拉强度和弹性模量得到提高,但韧性降低。如再增加含Mg量，则容易氧化，使合金液中卷入氧化皮的增多，并使流动性变坏。 作为杂质的镁，在Al-Cu-Si 这种材料中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准在0.3以内Mg,四、铜Cu,合金中加入一定的Cu，形成AL-Si-Cu合金，增强合金硬度、提高合金的耐热强度,Cu在固溶体中的溶解度比Mg大很多，可通过固溶强化和析出中间相(Al2Cu）化合物而使强度获得较大的提高 ，不过耐蚀性降低. （在生产控制中注意：搅拌防止比重

5、偏析造成沉淀）,五、锌Zn,提高合金致密性、利于脱模、降低合金机械性能，但高温脆性大，有使铸件产生裂纹的倾向。锌在铝中的溶解度大，当铝中加入锌的质量分数大于10%时，能显著提高合金的强度。,六、钙Ca,Ca是铝合金中的一种杂质，它是由原材料结晶硅带入的，通常以(Ca2Si、 CaSi、 CaSi2 ）。磷化钙（ Ca3P）等形式出现， Ca有较小的降低铝合金的共晶温度、细化共晶硅结晶的作用，但不把它作为变质剂来使用。Ca含量高时，会使AL-Si合金溶液的粘度增加， 枝晶组织发达，阻滞合金液的流动性，使合金液的流动性降低，还会使共晶成份的表面凹凸不平呈龟皮状或疙瘩样蛙状，但对合金的收缩性能没有影

6、响。,未变质,Ca变质,七、磷P,P在铝合金中形成AlP结晶，使合金中结晶出细小的初晶Si，有效的细化了其晶粒。P是通过Cu-P、Al-Cu-P中间合金加入的，当同时有Ca存在时，则会生成Ca3P，降低P的变质效果，P会降低Na、Sr、Sb的细化共晶Si的效果。,未变质,P变质,八、锰Mn,Mn在铝合金中形成MnAl6的弥散质点，阻止再结晶的粗大化，提高再结晶温度，有效地细化再结晶晶粒，提高合金的强度，并与铝合金中的不纯物Fe形成（ Al3 Fe Mn）化合物,使Fe的化合物形态从针状变为块状，能在一定程度上改善韧性，即能溶解杂质F减少的有害作用，提高合金的耐蚀性.,九、锶Sr,Sr可使共晶S

7、i的晶体的头部成为细粒状，有效地提高了合金的强度，Sr对共晶Si的变质细化产生非常大的效果。,未变质ADC12,锶变质ADC12,未变质A356,锶变质A356,十、Ni镍,Ni在铝合金中形成NiAl3等金属化合物，提高合金的高温强度和体积、尺寸稳定性，并有使Fe的化合物变成块状的倾向，即降低杂质Fe的有害作用，但使合金的耐蚀性下降。,十一、钛Ti,Ti使晶粒细化的作用，所生成的TiAl3 TiB2 密度比铝合液大，所以添加后从保温到浇铸时间不要拖得过长，否则会产生沉降或密度偏析。,十二、锑(Sb),Sb对AS系合金有变质作用，它对亚共晶和过共晶都有较好的变质作用，经细化后的共晶Si的晶粒呈薄

8、层状。,未变质,Sb变质,十三、 铬Cr,Cr在铝中形成(CrFe)Al7 (CrMn)Al12等金属间化合物的行为.阻碍再结晶的形核和长大过程,对合金有一定的强化作用,提高高温性能，降低杂质Fe的有害作用，改善合金的抗应力腐蚀裂纹能力。在熔炼中应注意，当熔化温度和保温温度低时，Cr在Al中形成的化合物会变得粗大而成为夹杂物，其添加量在0.1-0.4%左右.,十四、锆Zr,Zr在铝合金中形成Al3Zr,成为固溶体的外来异质结晶核心,使结晶晶粒细化,提高合金的高温强度,Zr还能与合金液中的氢反应,生成ZrH,溶于合金液中起除气作用,减少针孔、疏松等缺陷，Zr的加入量为0.1-0.3%.,十五、钒V,V可与铝形成化合物,细化合金的晶粒,其