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铝合金中各项元素及微量元素作用
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十四、锆Zr
¡ Zr在铝合金中形成Al3Zr,成为@固溶体的外来异质 结晶核心,使结晶晶粒细化,提高合金的高温强度,Zr 还能与合金液中的氢反应,生成ZrH,溶于合金液中起 除气作用,减少针孔、疏松等缺陷,Zr的加入量为 0.1-0.3%.
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十五、钒V ¡ V可与铝形成化合物,细化合金的晶粒,其作用与Zr相 似,但有P存在时,会形成粗大的化合物而沉降,成为杂 质.
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未变质
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Sb变质
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十三、 铬Cr
¡ Cr在铝中形成(CrFe)Al7 \(CrMn)Al12等金属间化 合物的行为.阻碍再结晶的形核和长大过程,对合金有 一定的强化作用,提高高温性能,降低杂质Fe的有害 作用,改善合金的抗应力腐蚀裂纹能力。在熔炼中 应注意,当熔化温度和保温温度低时,Cr在Al中形 成的化合物会变得粗大而成为夹杂物,其添加量在 0.1-0.4%左右。
组织特征: α固溶体和共晶体 中针状硅
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ZLD101A变质
α固溶体 圆形质点硅
组织特征: α 固溶体呈蠕虫状 分布,共晶体呈 纤维状
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ADC12未变质
ADC12未变质
初晶硅
针片状硅
组织特征: 针片状硅分布均匀, 且有少量初晶硅析出
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ADC12变质(锶)
点状硅
组织特征: 变质后原针状硅和少 量初晶硅变为分布较 均匀的点状硅
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块状铁
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鱼骨状铁相
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鱼骨状铁相
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三、镁Mg
¡ 合金中加入一定的Mg,形成AL-Si-Mg合金,(因为可以时效处理的手 断从组织中析出中间相(Mg2Si)化合物并呈弥散状态,使ɑ固溶体结晶点阵 发生畸变,从而提高合金强度,当Mg含量达到0.2-0.5%时,其析出相的硬 度高,抗拉强度和弹性模量得到提高,但韧性降低。如再增加含Mg量,则 容易氧化,使合金液中卷入氧化皮的增多,并使流动性变坏。 ¡ 作为杂质的镁,在Al-Cu-Si 这种材料中,Mg2Si会使铸件变脆,所以 一般标准在0.3以内Mg
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B390未变质
初晶硅
组织特征: 共晶体α+Si,初生 Si相呈块状(较大, 且不均匀)
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B390磷变质
初晶硅
组织特征: 共晶体α+Si,初生Si 相呈块状(较小,且分 布均匀)
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合金的流动性:
¡ 合金的流动性是指液体合金本身的流动能力,是合金的铸造性能之一, 它与合金的成分、温度、杂质含量及其物理性能有关。流动性好,充填 铸型的能力强,良好的流动性,有利于合金液良好地充满铸型,以得到 形状、尺寸准确,轮廓清晰的致密铸件。应当指出,在实际生产中当合 金牌号一定(即合金液本身的流动能力一定)的情况下,除加强熔炼工 艺控制(加强去气除渣处理)外,采取改善铸型工艺和适当提高浇注温 度的办法。此外合金的流动性还受液体合金的粘度、表面张力等物理性 能的影响。
铝合金中各项元素及微 量元素作用
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一、硅Si
¡ 硅是改善流动性能的主要成分,从共晶到过共 晶都能得到最好的流动性,但结晶析出的硅易 形成硬点,使切削性变差,所以一般都不让它 超过共晶点.另外硅可改善抗拉强度、硬度、 切削性以及高温时强度而使延伸率降低。
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ZLD101A未变质
α固溶体 针状硅
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P变质
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八、锰Mn
¡ Mn在铝合金中形成MnAl6的弥散质点,阻止再结晶的粗大 化,提高再结晶温度,有效地细化再结晶晶粒,提高合金的 强度,并与铝合金中的不纯物Fe形成( Al3 Fe Mn)化合物, 使Fe的化合物形态从针状变为块状,能在一定程度上改善 韧性,即能溶解杂质Fe。减少Fe的有害作用,提高合金 的耐蚀性。
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九、锶Sr ¡ Sr可使共晶Si的晶体的头部成为细粒状,有效地 提高了合金的强度,Sr对共晶Si的变质细化产生 非常大的效果。
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未变质ADC12
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锶变质ADC12
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未变质A356
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锶变质A356
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十、Ni镍
¡ Ni在铝合金中形成NiAl3等金属化合物,提高合金的 高温强度和体积、尺寸稳定性,并有使Fe的化合物 变成块状的倾向,即降低杂质Fe的有害作用,,但 使合金的耐蚀性下降。
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四、铜Cu
¡ 合金中加入一定的Cu,形成AL-Si-Cu合金,增强合金 硬度、提高合金的耐热强度,Cu在а固溶体中的溶解度比 Mg大很多,可通过固溶强化和析出中间相(Al2Cu)化 合物而使强度获得较大的提高 ,不过耐蚀性降低。(在 生产控制中注意:搅拌防止比重偏析造成沉淀)
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五、锌Zn
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十一、钛Ti ¡ Ti使晶粒细化的作用,所生成的TiAl3 TiB2 密度比铝 合液大,所以添加后从保温到浇铸时间不要拖得过 长,否则会产生沉降或密度偏析。
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十二、锑(Sb) ¡ Sb对Al-Si系合金有变质作用,它对亚共晶和过 共晶都有较好的变质作用,经细化后的共晶Si的晶 粒呈薄层状。
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未变质
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Ca变质
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七、磷P
¡ P在铝合金中形成AlP结晶,使合金中结晶出细小的 初晶Si,有效的细化了其晶粒。P是通过Cu-P、AlCu-P中间合金加入的,当同时有Ca存在时,则会 生成Ca3P,降低P的变质效果,P会降低Na、Sr、 Sb的细化共晶Si的效果。
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未变质
¡ 提高合金致密性、利于脱模、降低合金机械性能, 但高温脆性大,有使铸件产生裂纹的倾向。锌在铝 中的溶解度大,当铝中加入锌的质量分数大于10% 时,能显著提高合金的强度。
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六、钙Ca
¡ Ca是铝合金中的一种杂质,它是由原材料结晶硅带入的,通 常以(Ca2Si、 CaSi、 CaSi2 )。磷化钙( Ca3P)等形式出 现, Ca有较小的降低铝合金的共晶温度、细化共晶硅结晶 的作用,但不把它作为变质剂来使用。Ca含量高时,会使 AL-Si合金溶液的粘度增加, ɑ枝晶组织发达,阻滞合金液 的流动性,使合金液的流动性降低,还会使共晶成份的表面 凹凸不平呈龟皮状或疙瘩样蛙状,但对合金的收缩性能没有 影响。
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十六、铅Pb 、锡Sn、铋Bi
¡ 这三种元素是低溶点金属,它们在铝中固溶度不大, 略降低合金强度,但能改善切削性能,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。
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¡ 含硅量较高的Al-Si合金中的共晶硅一般要进行变质处理使之细化。
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二、铁Fe
¡ 长存有害杂质,增加合金脆性,易生成β相(针状)降低合金强度.杂质铁 生成FeAl3针状结晶,由于压铸是急冷,所以析出的晶体很细,不能说 是有害成分,含量低于0.7%则不易脱模,所以Fe含量0.8-1.0%反而好压 铸.含有大量的铁会生成金属化合物,形成硬点.并且含铁量1.2%时,降低合 金流动性,损害铸件的品质,缩短压铸设备中金属组件的寿命.所以应尽量 减少人为致使铁含量增高,对铁质钳和工具有效保护,在生产中控制铁 的含量,并使硅略低度于共晶点。浇铸铝液温度不宜过低