铝合金

一分快三大平台|1分快3官方开奖_Welcome铸造铝合金

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  铸造铝合金是以熔融金属充填铸型,获得各种 形状零件毛坯的铝合金。具有低密度, 比强度较高,抗蚀性和铸造工艺性好, 受零件结构设计限制小等优点。分为 Al-Si和Al-Si-Mg-Cu为基的中等强 度合金;Al-Cu为基的高强度合金;Al-Mg为基的耐蚀合金;Al-Re为基 的热强合金。大多数需要进行热处理 以达到强化合金、消除铸件内应力、稳 定组织和零件尺寸等目的。用于制造梁、 燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气 唇口和发动机的机匣等。还用于制造 汽车的气缸盖、变速箱和活塞,仪器仪 表的壳体和增压器泵体等零件。

  采用铸造工艺直接获得所需零件所使用的铝合金。要求它有理想的铸造性:良好的流动性,较小的收缩、热裂及冷裂倾向性,较小的偏析和吸气性。铸造铝合金的元素含量一般高于相应变形铝合金的,多数合金接近共晶成分。

  1905~1925年,欧美国家在研究铝合金相图的基础上开展了工业铝合金的研究。最初研究了铝-镍合金,但其铸造性能不佳,因此镍未能成为主要强化元素。其后研究了在铝中加入铜、镁、锰、硅等元素,获得了较为理想的性能,因而发展了一些二元及多元的铸造铝合金,其中著名的硅铝明合金在1920年前后用于工业。

  铸造铝合金具有良好的铸造性能,可 以制成形状复杂的零件;不需要庞大的附加设备;具有节约金属、降低成本、减 少工时等优点,在航空工业和民用工业得到广泛应用。用于制造梁、 燃汽轮叶片、泵体、挂架、轮毂、进气 唇口和发动机的机匣等。还用于制造 汽车的气缸盖、变速箱和活塞,仪器仪 表的壳体和增压器泵体等零件。

  现代铸造铝合金按主要加入的元素可分为4个系列,即:铝硅系、铝铜系、铝镁系及铝锌系。对这4个系列,各国都有相应的合金和合金牌号的标记。中国采用ZL+3位数字标记法,第一位数字表示合金系,其中:1表示铝硅合金系,2表示铝铜合金系,3表示铝镁合金系,4表示铝锌合金系,第二、三位数字表示合金序号。中国的几种典型铸造铝合金如表所示,根据合金的使用特性可分为:耐热铸造铝合金、气密铸造铝合金、耐蚀铸造铝合金和可焊铸造铝合金

  通常硅含量为4%~13%,又称“硅铝明”合金。铸造性能最佳,裂纹倾向性极小,收缩率低,有很好的耐蚀性和气密性以及足够的力学性能和焊接性能。此系合金在工业上的应用虽较铝-铜系合金晚些,但于1920年发现可进行变质处理后,使该系合金的组织和性能得到改善,拓宽了使用范围,在用量上几乎占铸造铝合金的50%。铝硅系合金可分为共晶型、亚共晶型、过共晶型和添加铜、镁、锰等复杂的共晶合金。ZL102合金为典型的二元共晶合金,共晶温度为577℃,共晶成分为12.6%Si,共晶温度下α固溶体中溶解1.6%Si,室温下溶解约0.05%Si;β相为铝溶于硅中的固溶体,其溶解度极小,因而共晶组织为α+Si两相组成。多元合金的组织中,除α和硅外,还有θ(CuAl

  )等相(见铝合金的相)。含铜的铝硅合金可热处理强化,但耐蚀性差。合金中硅相的形状对强度和塑性有显著的影响,通过变质处理(在熔体中加入钠或锑),使硅相球化,合金的组织和性能得以改善。过共晶合金中的粗大初晶硅有害于力学性能和切削性能,常加入磷,形成AlP化合物,使初晶硅细化,减少其有害影响。

  是最早出现的工业铸造铝合金。该系合金有高的强度和热稳定性,但铸造性和耐蚀性差。铜含量一般低于铜在铝中的溶解度极限(5.85%),平衡组织中无共晶体,非平衡条件下,可能出现少量共晶体,经固溶处理,使固溶体过饱和,可获得时效强化效果。合金中加入锰、钛可使晶粒细化,能补充强化和改善耐蚀性。

  该系合金强度高,耐蚀性最佳,密度小,有较好的气密性。铝镁二元铸造合金,镁含量高达11.5%,多元合金中的镁含量一般为5%左右。合金的组织为α+β(Mg

  )相沿晶界析出,多在固溶状态下使用。合金中加入硅和锰能改善合金的流动性。

  该系合金在铸造状态就具备淬火组织特征,不进行热处理就可获得高的强度,但合金的密度大,不适宜制作飞机零件。该合金系是在硅铝明合金的基础上加锌而成,因此亦称“锌硅铝明”合金。

  ①铸造方法中:S—沙模铸造;j—金属模铸造;R—熔模铸造;K—壳型铸造;B—变质处理;

  ②合金状态中:F—铸态;T1—自然时效;T4—固溶处理加自然时效;T5—固溶处理加不完全人工时效;T6—固溶处理加完全人工时效。

  铝合金精炼主要是去除合金液中的气体和非金属夹杂物。铝合金中的气体主要是氢(占85%以上),夹杂物主要是氧化铝。由于氢在液态和固态铝合金中的饱和溶解度相差近20倍,在铝合金凝固过程中极易析出氢,使铸件产生针孔。夹杂物和气体是相互作用的,在工业纯铝中每100 g铝合金液中氢含量高于0.1 m L时,就会出现气孔,而在高纯铝中每100 g铝合金液中含氢量高达0.4 m L时,才会出现气孔。可见除气必须除渣,而除渣是除气的基础。

  铝合金常用的精炼剂是六氯乙烷或氯盐,这种精炼剂除气和除渣效果非常好,但不利于环保,正在逐步被无毒精炼剂取代。国内外研究者开发了两类有效的精炼方法,即旋转叶轮法(RID法)和喷射熔剂法(FI法)。旋转叶轮法(RID法)是往合金液中通惰性气体,通过叶轮旋转切割将大气泡打碎成直径约为0.5 m m的小气泡,它们均匀分布于合金液中,缓缓上升,可提高除气效果;熔剂喷射法(FI法)是将粉状熔剂以惰性气体作载体均匀喷入合金液,增加熔剂与合金液接触面积,增强除渣作用,同时熔剂改变气泡与合金液界面的性质,提高惰性气体的除氢效果。目前,效果比较好的精炼方法是将上述两种方法结合起来使用,即旋转喷吹法,在旋转叶轮法的基础上,往合金液中喷粉状熔剂。

  何人葵,刘树主编. 工程材料与热处理. 北京:冶金工业出版社, 2015.07.

  中国冶金百科全书总编辑委员会《金属材料卷》编辑委员会 编.中国冶金百科全书·金属材料.北京:冶金工业出版社.2001.第937-938页.

  中国冶金百科全书总编辑委员会《金属材料卷》编辑委员会 编.中国冶金百科全书·金属材料.北京:冶金工业出版社.2001.第937-938页

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