铝合金中的其他金属元素有哪些?他们的作用是什么

发布时间: 2020-04-07 01:38:49 作者:中商碳素

铝合金是通过加入其它金属元素如镁、铜、锰、硅等,再通过一系列工艺形成的一种合金材料,根据合金元素的配方不同,铝合金分为很多种型号,每种型号都可用于不同的行业,主要可应用于汽车行业、航天航空行业等。


铝合金中的主要合金元素有:铜、硅、镁、锌、锰;次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂;还有少量的杂质元素:钒、钙、铅、锡、铋、锑、铍、钠等,这些杂质元素虽然含量不多,但是对铝合金的质量和铸造性能还是会产生一定的影响。


钒V

钒在铝合金中形成VAl11难熔化合物,在熔铸过程中起细化晶粒作用,但比钛和锆的作用小。钒也有细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用,不过非常难以熔化。加入少量的钒可以使铝型材的表面更加光滑。

钙Ca

钙在铝合金中固溶度极低,与铝形成四铝化钙化合物,钙又是铝合金的超塑性元素,含有大约5%钙和5%锰的铝合金具有超塑性。钙和硅形成CaSi,不溶于铝,由于减小了硅的固溶量,可稍微提高工业纯铝的导电性能。钙能改善铝合金切削性能。二硅化钙不能使铝合金热处理强化。微量钙有利于去除铝液中的氢。

铅Pb、锡Sn、铋Bi

它们是低熔点金属,它们在铝中固溶度不大,能略降低合金强度,但也能改善切削性能。铋在凝固过程中膨胀,对补缩有利。高镁合金中加入铋可防止钠脆。

锑Sb

锑主要用作铸造铝合金中的变质剂,但变形铝合金很少使用。仅在Al-Mg变形铝合金中代替铋防止钠脆。锑元素加入某些Al-Zn-Mg-Cu系合金中,能改善热压与冷压工艺性能。

铍Be

铍在变形铝合金中可改善氧化膜的结构,减少熔铸时的烧损和夹杂。铍是有毒元素,能使人产生过敏性中毒。因此,接触食品和饮料的铝合金中不能含有铍。焊接材料中的铍含量通常控制在8μg/ml以下。用作焊接基体的铝合金也应控制铍的含量。

钠Na

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,在凝固过程中吸附在枝晶表面或晶界,热加工时,晶界上的钠形成液态吸附层,产生脆性开裂时,形成NaAlSi化合物,无游离钠存在,不产生“钠脆”。当镁含量超2%时,镁夺取硅,析出游离钠,产生“钠脆”。因此高镁铝合金不允许使用钠盐熔剂。防止“钠脆”的方法有氯化法,使钠形成NaCl排入渣中,加铋使之生成铋化二钠进入金属基体;加锑生成锑化三钠或加入稀土亦可起到相同的作用。


铝合金中杂质元素的存在对铝合金材料的经济、耐久、易加工等方面具有重要作用,对材料性能和产品质量也有重要影响,随着铝合金材料在航空、航天、汽车及电力电子等行业的广泛应用,对其中杂质含量的控制要求也日趋严格。