压铸铝合金中各元素的作用和影响

01

硅（ Si ）

硅是大多数压铸铝合金的主要元素。它能改善造合金的铸造性能。硅与铝组成固溶体。在 577 ℃时，硅在铝中的溶解度为 1.65 ％，室温时为 0.2 ％、含硅量至 11.7 ％时，硅与铝形成共晶体。提高合金的高温造型性，减少收缩率，无热裂倾向。二元铝基合金有高的耐蚀性。当合金中含硅量超过共晶成分,而铜、铁等杂质又多时，即出现游离硅的硬质点，使切削加工困难，高硅铝合金对铸件坩埚的熔蚀作用严重。



02

 铜（ Cu ）

铜和铝组成固溶体，当温度在 548 ℃时，铜在铝中的溶解度应为 5.65 ％，室温时降至 0.1 ％左右，增加含铜量，能提高合金的流动性，抗拉强度和硬度，但降低了耐蚀性和塑性，热裂倾向增大。



03

镁（Mg ）

在高硅铝合金中加入少量（约 0.2 ～0.3 ％）的镁，可提高强度和屈服极限，提高了合金的切削加工性。

含镁 8％的铝合金具有优良的耐蚀性，但其铸造性能差，在高温下的强度和塑性都低，冷却时收缩大，故易产生热裂和形成疏松。



04

锌（Zn ）

锌在铝合金中能提高流动性，增加热脆性，降低耐蚀性，故应控制锌的含量在规定范围中。至于含锌量很高的 ZL401 铝合金却具有较好的铸造性能和 机械性能，切削加工也比较好。



05

铁（Fe ）

在所有铝合金中都含有害杂质。因铝合金中含铁量太高时，铁以 FeAl3 、Fe2Al7 和 Al －Si －Fe 的片状或针状组织存在于合金中，降低机械性能，这种组织还会使合金的流动性减低，热裂性增大，但由于铝合金对模具的粘附作用十分强烈，当铁含量在 0.6 ％以下时尤为强烈。当超过 0.6 ％后， 粘模现象便大为减轻，故含铁量一般应控制在 0.6 ～1％范围内对压铸是有好处的，但最高不能超过1.5 ％。



06

锰（Mn ）

锰在铝合金中能减少铁的有害影响，能使铝合金中由铁形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织，故一般铝合金允许有 0.5 ％以下的锰存在。含锰量过高时，会引起偏析。



07

镍（Ni ）

镍在铝合金中能提高铝合金的强度和硬度，降低耐蚀性。镍与铁作用一样，能减少合金对模具的熔蚀，同时又能中和铁的有害影响，提高合金的焊接性能。当镍含量在 1～1.5 ％时，铸件经抛光能获得光洁的表面。由于镍的来源缺乏，应尽量少采用含镍的铝合金。



08

钛（Ti ）

铝合金中加入微量的钛，能显著细化铝合金的晶粒组织，提高合金的机械性能，降低合金的热裂倾向。



09

锶

锶是表面活性元素，在结晶学上锶能改变金属间化合物相的行为。因此用锶元素进行变质处理能改善合金的塑性加工性和最终产品质量。由于锶的变质有效时间长、效果和再现性好等优点，近年来 Al -Si 铸造合金中取代了钠的使用。对挤压用铝合金中加入0.015%~0.03% 锶，使铸锭中 β-AlFeSi 相变成汉字形 α-AlFeSi 相，减少了铸锭均匀化时间 60%~70% ，提高材料力学性能和塑性加工性；改善制品表面粗糙度。对于高硅（ 10%~13% ）变形铝合金中加入 0.02%~0.07% 锶元素，可使初晶减少至最低限度，力学性能也显著提高，抗拉强度бb由 233MPa 提高到 236MPa ，屈服强度 б0.2 由 204MPa 提高到 210MPa ，延伸率 б5 由 9% 增至 12% 。在过共晶 Al -Si 合金中加入锶，能减小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工性能，可顺利地热轧和冷轧。



10

锆元素

锆也是铝合金的常用添加剂。一般在铝合金中加入量为 0.1%~0.3% ，锆和铝形成 ZrAl3 化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒。锆亦能细化铸造组织，但比钛的效果小，有锆存在时，会降低钛和硼细化晶粒的效果。在 Al -Zn -Mg -Cu 系合金中，由于锆对淬火敏感性的影响比铬和锰小，因此宜用锆来代替铬和锰细化再结晶组织。



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铬

铬在 Al -Mg -Si 系、 Al -Mg -Zn 系、 Al -Mg 系合金中常见的添加元素。 600 ℃时，铬在铝中溶解度为 0.8% ， 室温时基本上不溶解。铬在铝中形成（ CrFe ）Al7 和（ CrMn ）Al12 等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会增加淬火敏感性，使阳极氧化膜呈黄色。铬在铝合金中的添加量一般不超过 0.35% ，并随合金中过渡元素的增加而降低。