问:铝合金中各元素对铝合金性能的影响有哪些
硅(Si)是改善流动性能的主要成份。从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。但结晶析出的硅(Si)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(Si)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。
在铝合金中固溶进铜(Cu),机械性能可以提高,切削性变好。不过,耐蚀性降低,容易发生热间裂痕。作为杂质的铜(Cu)也是这样。
镁(Mg)
铝镁合金的耐蚀性最好,因此ADC5、ADC6是耐蚀性合金,它的凝固范围很大,所以有热脆性,铸件易产生裂纹,难以铸造。作为杂质的镁(Mg),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。
铁(Fe)
杂质的铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶,由于压铸是急冷,所以析出的晶体很细,不能说是有害成份。含量低于0.7 %则有不易脱模的现象,所以含铁(Fe)0.8 ~ 1.0 %反而好压铸。含有大量的铁(Fe),会生成金属化
问:铝合金中各元素对铝合金性能的影响有哪些
硅 (Si) 是改善流动性能的主要成分。从共晶到过共晶时能获得最佳流动性。但结晶析出的硅 (Si) 容易形成硬点,导致切削性变差,因此一般控制在不超过共晶点。硅 (Si) 还可改善抗拉强度、硬度、切削性及高温强度,但会降低延伸率。
铜 (Cu) 的加入能提高铝合金的机械性能与切削性,但耐蚀性降低,热间裂痕的风险增加。
镁 (Mg) 是铝镁合金的耐蚀性最佳元素。如 ADC5 和 ADC6 是典型的耐蚀合金。其凝固范围大,热脆性显著,铸件容易产生裂纹,铸造难度增加。在 Al-Cu-Si 材料中,Mg2Si 会使铸件变脆,因此镁 (Mg) 含量一般控制在 0.3% 以内。
铁 (Fe) 作为杂质,会生成 FeAl3 的针状结晶。压铸过程中因迅速冷却,结晶体细小且不完全有害。铁 (Fe) 含量低于 0.7% 时会影响脱模效果,0.8%~1.0% 含量则有利于压铸;若 Fe 含量超出 1.2% 则降低铝合金的流动性与铸件质量,同时缩短压铸设备中金属组件的使用寿命。
镍 (Ni) 类似于铜 (Cu),可以增加抗拉强度与硬度,但会显著影响耐蚀性。增加镍 (Ni) 有时可改善高温强度,但同时降低耐蚀性和热导性。
锰 (Mn) 能改善含铜 (Cu) 和含硅 (Si) 合金的高温强度,但如果超过某个限度,可能生成 Al-Si-Fe-P 相关相。
杂质锌 (Zn) 可能会导致高温脆性增加,但与汞 (Hg) 形成的强化相 HgZn2 对合金强度影响显著。根据 JIS 标准,其含量应控制在 1.0% 以内,但在一些国际标准中可以高达 3%。这里所指的不是合金成分而是作为杂质出现的锌 (Zn),它可能导致铸件裂纹。
铬 (Cr) 在铝中形成的金属间化合物例如 (CrFe)Al7 和 (CrMn)Al12 可抑制再结晶过程,增强合金韧性,降低应力腐蚀开裂的敏感性,但会增加淬火敏感性。
钛 (Ti) 在合金中只需微量即可提高机械性能,但会降低导电性。Al-Ti 系合金在发生包晶反应时,钛 (Ti) 的临界含量约为 0.15%。存在硼时,可减少该比例。
铝合金中常见的其他杂质元素有钙 (Ca)、铅 (Pb)、锡 (Sn) 等,这些元素因熔点与结构不同,形成的化合物也不同,对铝合金性能影响各异。钙 (Ca) 在铝中固溶度极低,形成 CaAl4 化合物,可改善切削性能。而铅 (Pb) 和锡 (Sn) 作为低熔点金属,固溶度小,虽降低强度但能改善切削性能。
锌合金中的主要及微量元素对铸造与铸件性能的影响:
铝 (Al) 是主要成分,可改善机械性能和流动性,防止铁 (Fe) 的腐蚀。在含量超过 4.5% 时会变脆,低于 3.5% 时强度和硬度均降低,流动性变差。
铜 (Cu) 含量超过 1.25% 可明显增强合金的强度与硬度,但 Al-Cu 的析出效应使铸件尺寸不稳定。
镁 (Mg) 的添加可以抑制晶粒间的腐蚀,不过超出规定的含量会降低流动性,容易产生热脆性并降低冲击值。
铅 (Pb)、锡 (Sn) 和镉 (Cd) 这三种元素增加会降低锌 (Zn) 的硬度,增加效果,但任意一种超过规定量都会导致腐蚀,此腐蚀显现不规则并在高温、高湿环境下加速。
铁 (Fe) 虽能提高锌 (Zn) 的再结晶温度,但在压铸熔炼中主要来自于铁坩埚和其他熔化器具,固溶于锌与铝中,少量无害,多余则以 FeAl3 结晶,影响铸件质量,导致缺陷和机加工性能变差。
合金的性能主要取决于什么因素
合金性能主要由含碳量和各类添加元素决定。合金中相的结构和性质也决定合金性能,合金组织的变化及相对数量、晶粒大小对性能影响显著。
通过各种元素的结合形成不同合金相后,经过适当处理可满足多种性能需求。工业中也借用“合金”一词来描述聚合物与其他聚合物或弹性体的混合材料。
合金的形成通常改善某种元素的性质,例如钢的强度大于其主要成分元素铁。合金的物理性质如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与组成元素相似,但抗拉强度和抗剪强度则差异大。这源于合金与纯金属的原子排列不同。
某种元素的少量添加可能对合金性质产生显著影响。例如,在铁磁性合金中,杂质会改变其性质。与纯金属不同,多数合金没有固定熔点,熔化时处于固液共存状态。
合金中第二相对材料的力学性能有什么影响?
合金中第二相对材料的性能影响主要表现为:
1. 强度和硬度:第二相可在晶界或晶粒处形成颗粒、板条等形态,阻碍滑移和扩散,增强合金的强度与硬度。
2. 塑性和延展性:虽然第二相提高强度与硬度,但可抑制塑性与延展性,降低其性能。
3. 韧性:特定形态的第二相可提高韧性,增强抗拉伸、抗弯曲和抗冲击性能。
4. 疲劳性能:适度添加第二相可改善疲劳性能,提高循环寿命与疲劳极限。
综上,第二相对力学性能的影响取决于其类型、形态及分布等多因素。在合金设计时需综合考虑材料要求与应用条件,以优化性能。
从合金相图能否判断可能发生哪些不平衡转变?
合金相图可帮助判断潜在的不平衡转变。图中描述了材料在不同温度与成分条件下形成的相及其平衡关系。可推测以下不平衡转变:
1. 过混合体相变:当合金组分超出某范围时,可能会形成未平衡相,改变材料性质。
2. 缺陷相变:由于不平衡条件,可能在合金中产生晶格缺陷,影响性能。
3. 亚稳相的存在:合金相图中某些相为亚稳相,稳定性较差,可能在快速冷却中形成。
4. 相分解:在不平衡条件下,单一相合金或会分解为多个不同相, 실제相变行为受多种因素影响。
合金的性能主要取决于什么因素
合金性能主要取决于流动性和收缩性,这些性能对铸件质量至关重要。影响流动性的因素很多,主要包括合金的化学成分、浇注温度和铸型的填充条件等。化学成分、浇注温度、铸型条件及铸件结构皆为影响合金收缩的主要因素,实收缩量因铸件形状、尺寸及工艺条件而异。