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鈣合金中各種元素作用解析

發布日期:2018-12-03 作者:客服 點擊:

  一、合金元素影響

  

  銅元素Cu

  

  鋁銅合金富鋁部分548時,銅在鋁中的最大溶解度為5.65%,溫度降到302時,銅的溶解度為0.45%。銅是重要的合金元素,有一定的固溶強化效果,此外時效析出的CuAl2有著明顯的時效強化效果。鈣合金中銅含量通常在2.5%~5%,銅含量在4%~6.8%時強化效果最好,所以大部分硬鈣合金的含銅量處於這範圍。

  

  鋁銅合金中可以含有較少的矽、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。

  

  矽元素Si

  

  Al—Si合金係富鋁部分在共晶溫度577時,矽在固溶體中的最大溶解度為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化的。鋁矽合金具有極好的鑄造性能和抗蝕性。

  

  若鎂和矽同時加入鋁中形成鋁鎂矽係合金,強化相為MgSi。鎂和矽的質量比為1.73∶1。設計Al-Mg-Si係合金成分時,基體上按此比例配置鎂和矽的含量。有的Al-Mg-Si合金,為了提高強度,加入適量的銅,同時加入適量的鉻以抵消銅對抗蝕性的不利影響。

  

  Al-Mg2Si合金係合金平衡相圖富鋁部分Mg2Si在鋁中的最大溶解度為1.85%,且隨溫度的降低而減速小。

  

  變形鈣合金中,矽單獨加入鋁中隻限於焊接材料,矽加入鋁中亦有一定的強化作用。

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  鎂元素Mg

  

  Al-Mg合金係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,但是在大部分工業用變形鈣合金中,鎂的含量均小於6%,而矽含量也低,這類合金是不能熱處理強化的,但是可焊性良好,抗蝕性也好,並有中等強度。

  

  鎂對鋁的強化是明顯的,每增加1%鎂,抗拉強度大約升高瞻遠34MPa。如果加入1%以下的錳,可能補充強化作用。因此加錳後可降低鎂含量,同時可降低熱裂傾向,另外錳還可以使Mg5Al8化合物均勻沉澱,改善抗蝕性和焊接性能。

  

  錳元素Mn

  

  Al-Mn合金係平平衡相圖部分在共晶溫度658時,錳在固溶體中的最大溶解度為1.82%。合金強度隨溶解度增加不斷增加,錳含量為0.8%時,延伸率達最大值。Al-Mn合金是非時效硬化合金,即不可熱處理強化。

  

  錳能阻止鈣合金的再結晶過程,提高再結晶溫度,並能顯著細化再結晶晶粒。再結晶晶粒的細化主要是通過MnAl6化合物彌散質點對再結晶晶粒長大起阻礙作用。MnAl6的另一作用是能溶解雜質鐵,形成(Fe、Mn)Al6,減小鐵的有害影響。

  

  錳是鈣合金的重要元素,可以單獨加入形成Al-Mn二元合金,更多的是和其它合金元素一同加入,因此大多鈣合金中均含有錳。

  

  鋅元素Zn

  

  Al-Zn合金係平衡相圖富鋁部分275時鋅在鋁中的溶解度為31.6%,而在125時其溶解度則下降到5.6%。

  

  鋅單獨加入鋁中,在變形條件下對鈣合金強度的提高十分有限,同時存在應力腐蝕開裂、傾向,因而限製了它的應用。

  

  在鋁中同時加入鋅和鎂,形成強化相Mg/Zn2,對合金產生明顯的強化作用。Mg/Zn2含量從0.5%提高到12%時,可明顯增加抗拉強度和屈服強度。鎂的含量超過形成Mg/Zn2相所需超硬鈣合金中,鋅和鎂的比例控製在2.7左右時,應力腐蝕開裂抗力最大。

  

  如在Al-Zn-Mg基礎上加入銅元素,形成Al-Zn-Mg-Cu係合金,基強化效果在所有鈣合金中最大,也是航天、航空工業、電力工業上的重要的鈣合金材料。

  

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