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铝合金中各种元素的作用
来源:
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作者:chinacaw
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发布时间: 2014-10-29
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一、合金元素影响
铜元素Cu
铝铜合金富铝部分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Si
Al—Si合金系富铝部分在共晶温度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Mg
Al－Mg合金系平衡相图富铝部分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Mn
Al－Mn合金系平平衡相图部分在共晶温度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，并能显着细化再结晶晶粒。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。
铜元素Cu
铝铜合金富铝部分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Si
Al—Si合金系富铝部分在共晶温度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Mg
Al－Mg合金系平衡相图富铝部分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Mn
Al－Mn合金系平平衡相图部分在共晶温度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，并能显着细化再结晶晶粒。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。
