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铝铸造合金的结构

2018-04-10 15:18:00

        铝铸造合金的结构:铸造合金很明显的需要有很好的铸造性能,强度是次要的.这意味着有时候铸造和锻造合金的组分有很大的不同.此外,铸造合金的组分被调整来符合使用的特殊的铸造工艺(比如,砂型铸造,   模铸造或压铸)。铸造合金通常使用   材料来生产,并且原铝只是在特别的要求需要满足的时候才使用。AL-Si:Si含量在5%-20%之间的铝合金有很好的铸造性能,这归因于AL-Si在存在12.5%的Si时的共晶状态。它们被改性后有很好的力学性能,例如在合金中添加钠。抗拉强度随着Si含量的增加而增加。改性处理,它对接近共晶组分特别地有效,导致了强度和延展性的增加。这个行为是所有改善合金结构的手段中典型的。Fe以残余的量存在,有降低了黏性的趋势——这个和铸件的表面质量一样是特别重要的因素并且涉及机器的维护。然而,其缺点是Fe导致了在Si存在下针状的形成,针状物降低了合金的强度和延展性。Fe含量因此需要受到限制。即使Mn的加入和Fe的加入对黏性有同样地影响,它导致了一个四相的形成,但是它对性能没有有害的影响,因为它是球形的。AL-Si合金中Cu以残余的量存在并且如果过量0.05%就削弱了合金的耐化学腐蚀性能。加入大概1%的Cu导致了固溶体硬化并且降低了加工过程中的粘刀的可能性。AL-Si系统形成了其他重要的铸造合金系统,也就是AL-Si-Mg合金,对AL-Si-Mg合金和铝活塞合金的基础。人们认为达到25%的Si是过共晶的添加物,尤其是对于活塞金属;   初的Si在固化过程中形成。   初的Si晶体增加磨损强度并且防止活塞的热膨胀。过共晶的AL-Si合金不能改性处理。   少量的磷的加入足够在   初的Si相中细化颗粒。AL-Si-Mg铸造合金:AL-Si-Mg铸造合金包含少量加入的Mg,并且能被自然时效和人工时效。   普遍的合金大概有5%,7%或10%的Si。Mg的加入导致高的强度;另外,它提供铸件一定的延展性,延展性将依据回火。   佳量的Mg是在0.3%-0.5%,并且随着Si含量的增加而降低。Cu以残量存在或者在含量5%的Si的合金中作为炼制合金的添加物。即使Fe导致了黏性如期望的降低,但Fe的含量   限制,因为它也能导致延展性的强烈的降低。抗拉强度和断裂延展率是怎样通过适量的Mg的加入被   优化的。   新的AL-Si-Mg合金是为了新的铸造过程发展的。技术例如压铸或冷铸使铸造合金和脱模剂及润滑剂(也就是低的粘度)之间的兼容性变得重要。使用者要求好的延展性,可焊接性和耐蚀性,并且铸件要保证没有气孔,尤其是在汽车工业中。这种延展性是传统的铸造合金不能达到的,这是因为高的残余的Fe的含量。为了确保合金没有黏性,Mg含量增加到0.5%0.8%,并且有   多的非常令人满意的提高热强度的效果。额外加入0.5%的Mg被使用来提高抗拉强度。然而,超过0.5%Mg,0.2Na的非比例延伸强度并不进一步增加,钛由于可促进晶料的细化而被加入。Sr加入引起   改性作用。上面提到的新合金在铸态条件都有很好的力学性能;这归因于非常细的晶料结构。这些合金都是可焊的和耐腐蚀性的,这里没有应力腐蚀破裂的危险。它们有很好的疲劳和热疲劳强度。这类合金主要用于汽车工业。

      AL-Cu-Si铸造合金:这个合金系统跨越一个广泛的范围,含4%-10%Si和1%-4%。其他使用的合金元素包括0-0.6%Mg和0-0.6%Mn。Zn,曾经只以残量存在,现在日益被作为一种合金元素加入,直到30%的Zn含量都是可能的。小量的Mg(直到0.6%)在Cu存在的时候可使强度明显的增加,尤其是在含量Cu1%-4%时;而断裂伸长率有相应的降低。抗拉强度随着Mg含量的增加而增加,直到0.3%的Mg;在   高的情况下,相反的情况发生。含Mg的AL-Cu-Si合金可以被自然时效或人工时效。铸态含有接近0.1%的Mg的AL-Cu-Si合金的强度有明显的增加,这是在室内温自然时效的结果。   近,Cu的加入对A357合金的性能的影响被集中地研究。这种铝合金,含有7%Si和0.6%Mg,主要用于航天器。

      铝合金的性能:铝和铝合金在许多应用领域是十分重要的,这是由于它们有一系列吸引人的性质,这些性质使铝和铝合金在许多应用方面成为   合适或   经济的材料。并且使铝成为继钢铁之后   个被广泛应用的金属。它的   重要的性质有:1.低密度。同样当成为合金时,铝的密度是0.7g每立方米,这仅仅约是钢铁的1/3,合金的发展甚至能进一步减小密度。2.好的力学性能:标准铝合金提供一种   佳的力学性能,是为用到许多不同的应用领域。3.好的可使用性和可铸造性。这些合金能生产出许多不同形状的产品。铝和铝合金能被加热或冷加工而生产中间产品和成品。4.良好的机械加工性:铝合金,尤其是高速切屑合金,是容易机加工的。无一例外,机加工时间的缩短是由于产生了高的切削速度。5.容易接合。用所有普通的技术,能将铝合金接合在一起。熔焊经常在保护气氛中来实现,胶黏剂的应用也是特别的重要。6.好的耐腐蚀性。强度密表面保护膜的形成。这意味着铝结构是特别的容易维护,一个好的例子是一座铝桥不需要像钢铁桥那样做经常且昂贵的喷涂。7.大范围不同的表面处理是可能的。8.铝基材料不能引起火花且不易燃。9.它们有很高的导电性,尤其是非合金铝。10.良好的热传递性。它们用于内燃机特别重要的部分,例如散热器。11.好的光学性能依赖于其纯度。12.无磁性。13.铝基材料仅仅有一个小的热中子吸收截面,因此经常被用在核电工业中。14.应用铝和铝合金对人的健康没有危险。铝合金的硬度:硬度是   常决定金属性能的指标之一,虽然应当避免在获得的结果上做太多的解释。硬度试验数据为了接收锻造合金的试验而没受到约束,仅仅是在铸造合金中获得有限的范围。然而,硬度为材料的回火提供了一个好的指标。铝合金的抗拉强度:应当指出的是抗拉强度有时候指的是   终的抗拉强度。非比例延伸强度经常指的是屈服强度。钢铁有一个明确的屈服点——在屈服试验中,在加载时材料延伸没有任何的增加,应变点以下实际上是弹性的,以上是塑性应变的开始。然而,铝合金不存在一个清晰的屈服点。因此弹性   通过应用被称为残余变形法的方法来确定。在性能被用做设计计算的基础之前,它的定义应当被强调。一般而言,强度将会随着合金元素成分在增加而增加。在特殊合金系统中抗拉强度将会有一个范围,这是因为冷却硬化和弥散硬化会额外增加强度。不同的合金元素引起了不同程度的强化,如果忽略可能的弥散硬经,硬化的产生归因于固溶硬化。添加镁的效果   为显著。随着强化的增加,非比例延伸强度增加的速度比抗拉强度增加的   快,与硬化机理无关。高屈服比一般是不期望发生的,因为这样的材料相对较脆。在屈强比里这样的增加有一个问题即为什么能被强化的金属材料限于这个范围。其他的包括疲劳强度一般没有随抗拉强度的增加而增加相同的范围。除此之外,强度的增加经常伴随着其他的不期望的效果,比如减小耐腐蚀性。合金发展的目的应当总是获得一种平衡性能的组合,因此,   好的方案经常是获得一种中强度合金。那些和屈强化相似的曲线同样能根据断面伸长和断面收缩来得出。