专题 | 影响铝合金性能的八大金属元素

2019-09-20 16:58:47 作者：本网整理来源：《腐蚀与防护之友》分享至：

影响了铝合金性能的八大元素有：

钒、钙、铅、锡、铋、锑、铍及钠等金属元素，由于根据成品铝卷材的用途不一样在加工过程中所加入的元素这些杂质元素由于熔点高低不一，结构不同与铝形成的化合物也不同，因而对于铝合金性能的影响也不一样。

一、铜元素的影响

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 有着显着的时效强化效果。铝板中铜含量通常在2.5%-5%，铜含量在4%~6.8%时强化效果最好，所以大部门硬铝合金的含铜量处于这范围。

2xxx 系：2000 系列铝合金代表2024、2017、2A12、2A16（LY16）、2A02（LY6）。2000 系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5% 左右。2000 系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。

二、硅元素的影响

Al-Mg2Si 合金系合金平衡相图富铝部门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，硅单独加入铝板中只限于焊接材料，硅加入铝中亦有一定的强化作用。

4xxx 系：4000 系列铝棒代表为4A014000系列的铝板属于含硅量较高的系列。

通常硅含量在4.5-6.0% 之间。属建筑用材料、机械零件锻造用材、焊接材料；低熔点、耐蚀性好，产品描述：具有耐热、耐磨的特性

三、镁元素的影响

镁对铝的强化是显著的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高瞻远34MPa。假如加入1% 以下的锰，可能增补强化作用。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化合物平均沉淀，改善抗蚀性和焊接机能。

5xxx 系：5000 系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05 系列。5000 系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5% 之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但不可做热处理强化。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列。在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000 系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。

四、锰元素的影响

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 合金长短时效硬化合金，即不可热处理强化。

3xxx 系：3000 系列铝合金代表3003、3A21 为主。我国3000 系列铝板生产工艺较为优秀。3000 系列铝棒是由锰元素为主要成分。含量在1.0-1.5 之间，是一款防锈功能较好的系列。

五、锌元素的影响

Al-Zn 合金系平衡相图富铝部门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%。锌单独加入铝中，在变形前提下对铝合金强度的进步十分有限，同时存在应力侵蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。

7xxx 系：7000 系列铝合金代表7075、7050 主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金，是可热处理合金，属于超硬铝合金，有良好的耐磨性。也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差。

六、铁和硅元素的影响

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，对合金机能有显着的影响。它们主要以FeCl3 和游离硅存在。在硅大于铁时，形成β-FeSiAl3（或　Fe2Si2Al9）相，而铁大于硅时，形成α-Fe2SiAl8（或Fe3Si2Al12）。当铁和硅比例不当时，会引起铸件产生裂纹，铸铝中铁含量过　高时会使铸件产生脆性。

6xxx 系：6000 系列铝合金代表6061、6063 主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000 系列和5000 系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，容易涂层，加工性好。

七、钛和硼元素的影响

钛是铝合金中常用的添加元素，以Al-Ti 或Al-Ti-B 中间合金形式加入。

钛与铝形成TiAl2 相，成为结晶时的非自发核心，起细化锻造组织和焊缝组织的作用。Al-Ti 系合金产生包反应时，钛的临界含量约为0.15%，假如有硼存在则减　速小到0.01%。

8xxx 系：8000 系列铝合金较为常用的为8011 属于其他系列，大部分应用为铝箔，生产铝棒方面不太常用。

八、铬和锶元素的影响

铬在铝板中形成（CrFe）Al7 和（CrMn）Al12 等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力侵蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性，使阳极氧化膜呈黄色，铬在铝合金中的添加量一般不超过0.35%，并随合金中过渡元素的增加而降低，锶对挤压用铝合金中加入0.015%~0.03% 锶，使铸锭中β-AlFeSi 相变成汉字形α-AlFeSi 相，减少了铸锭平均化时间60%~70%，进步材料力学机能和塑性加工性；改善制品表面粗拙度。对于高硅（10%~13%）变形铝合金中加入0.02%~0.07% 锶元素，可使初晶减少至最低限度，力学机能也明显进步，抗拉强度бb 由233MPa 进步到236MPa，屈服强度б0.2 由204MPa提高到210MPa，延伸率б5 由9% 增至12%。在过共晶Al-Si 合金中加入锶，能减小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工机能，可顺利地热轧和冷轧。

9xxx 系：9000 系列铝合金是备用合

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