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這八大元素，影響了鋁合金性能！

發(fā)布時(shí)間：2025-06-13 16:12

鋁合金因其優(yōu)異的綜合性能，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，鋁合金的性能受到多種金屬元素的影響，這些元素通過(guò)不同的機(jī)制改善或改變合金的基本特性。以下為您介紹這些關(guān)鍵元素及其對(duì)鋁合金性能的影響。

銅元素

銅是重要的合金元素，具備一定的固溶強(qiáng)化效果，時(shí)效析出的 CuAl?有著顯著的時(shí)效強(qiáng)化效果。鋁板中銅含量通常在 2.5% - 5%，當(dāng)銅含量在 4% - 6.8%時(shí)強(qiáng)化效果最佳，因此大部分硬鋁合金的含銅量處于這一范圍。

硅元素

在 Al - Mg?Si 合金系合金平衡相圖中，Mg?Si 在鋁中的最大溶解度為 1.85%，且隨溫度降低而減小。在變形鋁合金中，硅單獨(dú)加入鋁板僅限于焊接材料，同時(shí)硅加入鋁中也有一定的強(qiáng)化作用。

鎂元素

鎂對(duì)鋁的強(qiáng)化作用顯著，每增加 1%鎂，抗拉強(qiáng)度大約升高 34MPa。若加入 1%以下的錳，可能會(huì)有增補(bǔ)強(qiáng)化的作用。加錳后可降低鎂含量，同時(shí)降低熱裂傾向，另外錳還能使 Mg?Al?化合物均勻沉淀，改善抗蝕性和焊接性能。

錳元素

錳在固溶體中的最大溶解度為 1.82%，合金強(qiáng)度隨溶解度增加不斷增加，錳含量為 0.8%時(shí)，延伸率達(dá)最大值。Al - Mn 合金是非時(shí)效硬化合金，即不可熱處理強(qiáng)化。

鋅元素

從 Al - Zn 合金系平衡相圖富鋁部分可知，275℃時(shí)鋅在鋁中的溶解度為 31.6%，而在 125℃時(shí)其溶解度則下降到 5.6%。鋅單獨(dú)加入鋁中，在變形條件下對(duì)鋁合金強(qiáng)度的提高十分有限，同時(shí)存在應(yīng)力侵蝕開(kāi)裂傾向，因而限制了它的應(yīng)用。

鐵和硅（作為雜質(zhì)元素時(shí)）

在其它鋁合金中，硅和鐵是常見(jiàn)的雜質(zhì)元素，對(duì)合金性能有顯著影響。它們主要以 FeCl?和游離硅存在。當(dāng)硅大于鐵時(shí)，形成β - FeSiAl?（或 Fe?Si?Al?）相；而鐵大于硅時(shí)，形成α - Fe?SiAl?（或 Fe?Si?Al??）。當(dāng)鐵和硅比例不當(dāng)時(shí)，會(huì)引起鑄件產(chǎn)生裂紋，鑄鋁中鐵含量過(guò)高時(shí)會(huì)使鑄件產(chǎn)生脆性。不過(guò)，鐵在 Al - Cu - Mg - Ni - Fe 系鍛鋁合金中，硅在 Al - Mg - Si 系鍛鋁中和在 Al - Si 系焊條及鋁硅鍛造合金中，均作為合金元素加入。

鈦和硼

鈦是鋁合金中常用的添加元素，以 Al - Ti 或 Al - Ti - B 中間合金形式加入。鈦與鋁形成 TiAl?相，成為結(jié)晶時(shí)的非自發(fā)核心，起細(xì)化鍛造組織和焊縫組織的作用。Al - Ti 系合金產(chǎn)生包反應(yīng)時(shí)，鈦的臨界含量約為 0.15%，若有硼存在則減小到 0.01%。

鉻和鍶

鉻在鋁板中形成 (CrFe)Al?和 (CrMn)Al??等金屬間化合物，阻礙再結(jié)晶的形核和長(zhǎng)大過(guò)程，對(duì)合金有一定的強(qiáng)化作用，還能改善合金韌性和降低應(yīng)力侵蝕開(kāi)裂敏感性，但會(huì)增加淬火敏感性，使陽(yáng)極氧化膜呈黃色。鉻在鋁合金中的添加量一般不超過(guò) 0.35%，并隨合金中過(guò)渡元素的增加而降低。對(duì)于擠壓用鋁合金中加入 0.015% - 0.03%鍶，可使鑄錠中β - AlFeSi 相變成漢字形α - AlFeSi 相，減少了鑄錠平均化時(shí)間 60% - 70%，提高材料力學(xué)性能和塑性加工性，改善制品表面粗糙度。

對(duì)于高硅（10% - 13%）變形鋁合金中加入 0.02% - 0.07%鍶元素，可使初晶減少至最低限度，力學(xué)性能也明顯進(jìn)步，抗拉強(qiáng)度бb由 233MPa 提高到 236MPa，屈服強(qiáng)度б?.?由 204MPa 提高到 210MPa，延伸率б?由 9%增至 12%。在過(guò)共晶 Al - Si 合金中加入鍶，能減小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工性能，可順利地?zé)彳埡屠滠垺?/span>

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