铝中杂质对性能的影响

    铜元素

    铝铜合金富铝有些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，有必定的固溶强化效果，此外时效分出的CuAl2有着显着的时效强化效果。铝合金中铜含量一般在2.5% ~ 5%，铜含量在4%~6.8%时强化效果最好，所以大有些硬铝合金的含铜量处于这规模。

    铝铜合金中能够富含较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。

    硅元素

    Al—Si合金系富铝有些在共晶温度577 时，硅在 固溶体中的最大溶解度为1.65%。虽然溶解度随温度下降而削减，介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好 的锻造功能和抗蚀性。

    若镁和硅一起参加铝中构成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。规划Al-Mg-Si系合金成分时，基体上按此份额装备镁和硅 的含量。有的Al-Mg-Si合金，为了进步强度，参加适当的铜，一起参加适当的铬以抵消铜对立蚀性的晦气影响。

    Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝有些Mg2Si 在铝中的最大溶解度为1.85%，且随温度的下降而减速小。

    变形铝合金中，硅独自参加铝中只限于焊接资料，硅参加铝中亦有必定的强化效果。

    镁元素

    Al-Mg合金系平衡相图富铝有些虽然溶解度曲线标明，镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在 大有些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，但是可焊性杰出，抗蚀性也罢，并有中等强度。

    镁对铝的强化是显着的，每增加1%镁，抗拉强度大概升高瞻远34MPa。假如参加1%以下 的锰，能够弥补强化效果。因而加锰后可下降镁含量，一起可下降热裂倾向，别的锰还能够使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改进抗蚀性和焊接功能。

    锰元素

    Al-Mn合金系平平衡相图有些在共晶温度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合金对错时效硬化合金， 即不可热处理强化。

    锰能阻挠铝合金的再结晶进程，进步再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化 首要是经过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻止效果。MnAl6的另一效果是能溶解杂质铁，构成(Fe、Mn)Al6，减小铁的有害影响。

    锰是铝合金的重要元素，能够独自参加构成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一起参加，因而大多铝合金中均富含锰。

    锌元素

    Al-Zn合金系平衡相图富铝有些275时锌在铝中的溶解度为31.6%，而在125时其溶解度则下降到5.6%。

    锌独自参加铝中，在变形条件下对铝合金强度的进步非常有限，一起存在应力腐蚀开裂、倾向，因而约束了它的运用。

    在铝中一起参加锌和镁，构成强化相Mg/Zn2，对合金发生显着的强化效果。Mg/Zn2含量 从0.5%进步到12%时，可显着增加抗拉强度和屈从强度。镁的含量超越构成Mg/Zn2相所需超硬铝合金中，锌和镁的份额操控在2.7摆布时，应力腐蚀 开裂抗力最大。

    如在Al-Zn-Mg基础上参加铜元素，构成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基强化效果在所有铝合金中最大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金资料。

    2.微量元素的影响

    铁和硅

    铁在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系锻铝合金中，硅在Al-Mg-Si系锻铝中和在Al-Si系焊条及铝硅锻造合金中，均作为合金元素加的，在基它铝合金 中，硅和铁是常见的杂质元素，对合金功能有显着的影响。它们首要以FeCl3和游离硅存在。在硅大于铁时，构成β-FeSiAl3(或 Fe2Si2Al9)相，而铁大于硅时，构成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。当铁和硅份额不当时，会引起铸件发生裂纹，铸铝中铁含量过 高时会使铸件发生脆性。

    钛和硼

    钛是铝合金中常用的增加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中心合金方式参加。钛与铝构成 TiAl2相，成为结晶时的非自觉中心，起细化锻造安排和焊缝安排的效果。Al-Ti系合金发生包反应时，钛的临界含量约为0.15%，假如有硼存在则减 速小到0.01%。

    铬

    铬在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常见的增加元素。600℃时，铬在铝中溶解度为0.8%，室温时基本上不溶解。

    铬在铝中构成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻止再结晶的形核和长大进程，对合金有必定的强化效果，还能改进合金耐性和下降应力腐蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性，使阳极氧化膜呈黄色。

    铬在铝合金中的增加量一般不超越0.35%，并随合金中过渡元素的增加而下降。

    锶

    锶是外表活性元素，在结晶学上锶能改变金属间 化合物相的行动。因而用锶元素进行蜕变处理能改进合金的塑性加工性和终究产品质量。因为锶的蜕变有效时刻长、效果和再现性好等长处，近年来在Al-Si铸 造合金中替代了钠的运用。对揉捏用铝合金中参加0.015%~0.03%锶，使铸锭中β-AlFeSi相成为汉字形α-AlFeSi相，削减了铸锭均匀化 时刻60%~70%，进步资料力学功能和塑性加工性;改进成品外表粗糙度。对于高硅(10%~13%)变形铝合金中参加0.02%~0.07%锶元素，可 使初晶削减至最低极限，力学功能也显着进步，抗拉强度бb 由233MPa进步到236MPa，屈从强度б0.2由204MPa提 高到210MPa，延伸率б5由9%增至12%。在过共晶Al-Si合金中参加锶，能减小初晶硅粒子尺寸，改进塑性加工功能，可顺畅地热轧和冷轧。

    锆元素

    锆也是铝合金的常用增加剂。一般在铝合金中参加量为0.1%~0.3%，锆和铝 构成ZrAl3化合物，可阻止再结晶进程，细化再结晶晶粒。锆亦能细化锻造安排，但比钛的效果小。有锆 存在时，会下降钛和硼细化晶粒的效果。 在Al-Zn-Mg-Cu系合金中，因为锆对淬火敏感性的影响比铬和锰的小，因而宜用锆来替代铬和锰细化再结晶安排。

    杂质元素

    稀土元素参加铝合金中，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，削减二次晶距离，削减合金中的气体和搀杂，并使搀杂相趋于球化。还可下降熔体外表张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺功能有着显着的影响。各种稀土参加量约为0.1%at%为好。混合稀土(La-Ce-Pr-Nd等混合)的增加，使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金时效G?P区构成的临界温度下降。含镁的铝合金，能激起稀土元素的蜕变效果。

    3.杂质元素的影响

    钒在铝合金中构成VAl11难熔化合物，在熔铸进程中起细化晶粒效果，但比钛和锆的效果小。钒也有细化再结晶安排、进步再结晶温度的效果。

    钙在铝合金中固溶度极低，与铝构成CaAl4化合物，钙又是铝合金的超塑性元素，大概5%钙和5%锰的铝合金具有超塑性。钙和硅构成CaSi，不溶于铝， 因为减小了硅的固溶量，可略微进步工业纯铝的导电功能。钙能改进铝合金切削功能。CaSi2不能使铝合金热处理强化。微量钙有利于去掉铝液中的氢。

    铅、锡、铋元素是低熔点金属，它们在铝中固溶度不大，略下降合金强度，但能改进切削功能。铋在凝结进程中胀大，对补缩有利。高镁合金中参加铋可避免钠脆。

    锑首要用作锻造铝合金中的蜕变剂，变形铝合金很少运用。仅在Al-Mg变形铝合金中替代铋避免钠脆。锑元素参加某些Al-Zn-Mg-Cu系合金中，改进热压与冷压工艺功能。

    铍在变形铝合金中可改进氧化膜的构造，削减熔铸时的烧损和搀杂。铍是有毒元素，能使人发生过敏性中毒。因而，触摸食物和饮料的铝合金中不能富含铍。焊接资猜中的铍含量一般操控在8μg/ml以下。用作焊接基体的铝合金也应操控铍的含量。

    钠在铝中几乎不溶解，最大固溶度小于0.0025%，钠的熔点低(97.8℃),合金中存在钠时，在凝结进程中吸附在枝晶外表或晶界，热加工时，晶界上的 钠构成液态吸附层，发生脆性开裂时，构成NaAlSi化合物，无游离钠存在，不发生“钠脆”。当镁含量超2%时，镁攫取硅，分出游离钠，发生“钠脆”。因 此高镁铝合金不允许运用钠盐熔剂。避免“钠脆”的办法有氯化法，使钠构成NaCl排入渣中，加铋使之生成Na2Bi进入金属基体;加锑生成Na3Sb或加 入稀土亦可起到一样的效果。