1.合金元素影響
銅元素
鋁銅合金富鋁部分548時(shí),銅在鋁中的大溶解度為5.65%,溫度降到302時(shí),銅的溶解度為0.45%。銅是重要的合金元素,有一定的固溶強(qiáng)化效果,此外時(shí)效析出的CuAl2有著明顯的時(shí)效強(qiáng)化效果。鋁合金中銅含量通常在2.5% ~ 5%,銅含量在4%~6.8%時(shí)強(qiáng)化效果好,所以大部分硬鋁合金的含銅量處于這范圍。
鋁銅合金中可以含有較少的硅、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。
硅元素
Al—Si合金系富鋁部分在共晶溫度577時(shí),硅在固溶體中的大溶解度為1.65%。盡管溶解度隨溫度降低而減少,介這類合金一般是不能熱處理強(qiáng)化的。鋁硅合金具有極好的鑄造性能和抗蝕性。
若鎂和硅同時(shí)加入鋁中形成鋁鎂硅系合金,強(qiáng)化相為MgSi。鎂和硅的質(zhì)量比為1.73:1。設(shè)計(jì)Al-Mg-Si系合金成分時(shí),基體上按此比例配置鎂和硅的含量。有的Al-Mg-Si合金,為了提高強(qiáng)度,加入適量的銅,同時(shí)加入適量的鉻以抵消銅對(duì)抗蝕性的不利影響。
Al-Mg2Si合金系合金平衡相圖富鋁部分Mg2Si在鋁中的大溶解度為1.85%,且隨溫度的降低而減速小。
部分合金元素對(duì)純鋁管性能的影響
變形鋁合金中,硅單獨(dú)加入鋁中只限于焊接材料,硅加入鋁中亦有一定的強(qiáng)化作用。
鎂元素
Al-Mg合金系平衡相圖富鋁部分盡管溶解度曲線表明,鎂在鋁中的溶解度隨溫度下降而大大地變小,但是在大部分工業(yè)用變形鋁合金中,鎂的含量均小于6%,而硅含量也低,這類合金是不能熱處理強(qiáng)化的,但是可焊性良好,抗蝕性也好,并有中等強(qiáng)度。
鎂對(duì)鋁的強(qiáng)化是明顯的,每增加1%鎂,抗拉強(qiáng)度大約升高瞻遠(yuǎn)34MPa。如果加入1%以下的錳,可能補(bǔ)充強(qiáng)化作用。因此加錳后可降低鎂含量,同時(shí)可降低熱裂傾向,另外錳還可以使Mg5Al8化合物均勻沉淀,改善抗蝕性和焊接性能。
錳元素
Al-Mn合金系平平衡相圖部分在共晶溫度658時(shí),錳在固溶體中的大溶解度為1.82%。合金強(qiáng)度隨溶解度增加不斷增加,錳含量為0.8%時(shí),延伸率達(dá)大值。Al-Mn合金是非時(shí)效硬化合金,即不可熱處理強(qiáng)化。
錳能阻止鋁合金的再結(jié)晶過程,提高再結(jié)晶溫度,并能顯著細(xì)化再結(jié)晶晶粒。再結(jié)晶晶粒的細(xì)化主要是通過MnAl6化合物彌散質(zhì)點(diǎn)對(duì)再結(jié)晶晶粒長大起阻礙作用。MnAl6的另一作用是能溶解雜質(zhì)鐵,形成(Fe、Mn)Al6,減小鐵的有害影響。
錳是鋁合金的重要元素,可以單獨(dú)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,因此大多鋁合金中均含有錳。
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