鋁合金鑄(zhù)造是以熔融金(jīn)屬充填鑄(zhù)型,獲得各種 形狀零件毛坯的鋁合金。具有低密度, 比強度較高,抗蝕性和鑄造工藝性好, 受零件結(jié)構設計限製小等優點。現代鋁合金鑄造按主要加入的元素可分為4個係列(liè),即:鋁矽係、鋁銅係(xì)、鋁鎂係及鋁鋅係。對這4個係列,各國都有相應的合金和合(hé)金牌號的標記。
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1、鋁-矽係(xì)合金
通常矽含量為4%~13%,又稱“矽(guī)鋁明”合金。鑄造性能最佳(jiā),裂紋傾向性極(jí)小,收(shōu)縮率(lǜ)低,有很好的耐蝕性和氣密性以及足夠的力學性能和焊(hàn)接性能。此係合金在工業上的應用雖較鋁-銅係合金晚些,但於1920年發現(xiàn)可進行變質處理後,使該係合金(jīn)的組織和性能得(dé)到改善,拓寬了使用範圍,在用量上幾(jǐ)乎占鑄造鋁合(hé)金的50%。
鋁矽係合金可分(fèn)為共(gòng)晶型、亞共(gòng)晶型、過共晶型和添加銅、鎂、錳等複雜的共晶合金。ZL102合金為典型的二元共晶(jīng)合金,共晶溫度為577℃,共晶成分為12.6%Si,共晶溫度下α固溶體中溶(róng)解1.6%Si,室溫下(xià)溶解約0.05%Si;β相為(wéi)鋁溶於(yú)矽中(zhōng)的固溶體,其溶解度極小,因而共晶組織為(wéi)α+Si兩相組成。
多元合金的組織(zhī)中,除α和矽外,還有θ(CuAl2)、W (AlxMg5Si4)等相(見鋁(lǚ)合金的相)。含銅的鋁矽合(hé)金可熱處理強化,但耐蝕性(xìng)差。合金(jīn)中矽(guī)相的形狀(zhuàng)對強度和塑性有顯著的影響,通過變質處理(在熔體中加入鈉或(huò)銻),使矽相球化,合金的組織和性能得以改善。過共晶合金中的(de)粗大初晶矽有害於力學性能和(hé)切削性能,常加入磷,形成AlP化合物,使初晶(jīng)矽細化,減少其有害影響。
2、鋁銅係合(hé)金
是最早(zǎo)出現的工業鑄(zhù)造鋁合金。該係合金有高的(de)強度和熱穩定性,但鑄造性和耐蝕性差。銅含量一(yī)般低於銅在鋁中的溶解度極限(5.85%),平(píng)衡組織中無共晶體,非平衡條(tiáo)件下,可能出現少量共晶體,經固溶處理,使固溶體(tǐ)過飽(bǎo)和,可獲得時效強化效果。合金中加入錳(měng)、鈦可使晶粒細化,能補充強化和改(gǎi)善耐蝕性。
3、鋁鎂係(xì)合金
該係合金強(qiáng)度高,耐蝕性最佳,密度小,有較好的氣密性(xìng)。鋁鎂(měi)二元鑄(zhù)造(zào)合金,鎂含量高達11.5%,多元(yuán)合金中(zhōng)的鎂含量一般為5%左右。合金的(de)組織為α+β(Mg5Al8)相組成,熱處理的強化效果不明顯,主要為固溶強化。β(Mg5Al8)相沿晶界呈網狀析(xī)出時,抗蝕性和力學性能變(biàn)壞。為防(fáng)止β(Mg5Al8)相沿晶(jīng)界析出,多在固溶狀態(tài)下使用。合金中加入(rù)矽(guī)和錳能改善合金的流動性。
4、鋁鋅係合金
該係合金在鑄造狀態就具備淬火組織特征,不進行(háng)熱處理就可獲得高的強度(dù),但合金的密度大,不適宜製作(zuò)飛機零件。該(gāi)合金係是在矽鋁明(míng)合金的基礎上加鋅而成,因此亦稱“鋅矽鋁明(míng)”合金。