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这八大元素，影响了铝合金性能！

发布时间：2025-06-13 16:12

铝合金因其优异的综合性能，在多个领域得到了广泛应用。然而，铝合金的性能受到多种金属元素的影响，这些元素通过不同的机制改善或改变合金的基本特性。以下为您介绍这些关键元素及其对铝合金性能的影响。

铜元素

铜是重要的合金元素，具备一定的固溶强化效果，时效析出的 CuAl₂有着显著的时效强化效果。铝板中铜含量通常在 2.5% - 5%，当铜含量在 4% - 6.8%时强化效果最佳，因此大部分硬铝合金的含铜量处于这一范围。

硅元素

在 Al - Mg₂Si 合金系合金平衡相图中，Mg₂Si 在铝中的最大溶解度为 1.85%，且随温度降低而减小。在变形铝合金中，硅单独加入铝板仅限于焊接材料，同时硅加入铝中也有一定的强化作用。

镁元素

镁对铝的强化作用显著，每增加 1%镁，抗拉强度大约升高 34MPa。若加入 1%以下的锰，可能会有增补强化的作用。加锰后可降低镁含量，同时降低热裂倾向，另外锰还能使 Mg₅Al₈化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。

锰元素

锰在固溶体中的最大溶解度为 1.82%，合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为 0.8%时，延伸率达最大值。Al - Mn 合金是非时效硬化合金，即不可热处理强化。

锌元素

从 Al - Zn 合金系平衡相图富铝部分可知，275℃时锌在铝中的溶解度为 31.6%，而在 125℃时其溶解度则下降到 5.6%。锌单独加入铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力侵蚀开裂倾向，因而限制了它的应用。

铁和硅（作为杂质元素时）

在其它铝合金中，硅和铁是常见的杂质元素，对合金性能有显著影响。它们主要以 FeCl₃和游离硅存在。当硅大于铁时，形成β - FeSiAl₃（或 Fe₂Si₂Al₉）相；而铁大于硅时，形成α - Fe₂SiAl₈（或 Fe₃Si₂Al₁₂）。当铁和硅比例不当时，会引起铸件产生裂纹，铸铝中铁含量过高时会使铸件产生脆性。不过，铁在 Al - Cu - Mg - Ni - Fe 系锻铝合金中，硅在 Al - Mg - Si 系锻铝中和在 Al - Si 系焊条及铝硅锻造合金中，均作为合金元素加入。

钛和硼

钛是铝合金中常用的添加元素，以 Al - Ti 或 Al - Ti - B 中间合金形式加入。钛与铝形成 TiAl₂相，成为结晶时的非自发核心，起细化锻造组织和焊缝组织的作用。Al - Ti 系合金产生包反应时，钛的临界含量约为 0.15%，若有硼存在则减小到 0.01%。

铬和锶

铬在铝板中形成 (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侵蚀开裂敏感性，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。对于挤压用铝合金中加入 0.015% - 0.03%锶，可使铸锭中β - AlFeSi 相变成汉字形α - AlFeSi 相，减少了铸锭平均化时间 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，力学性能也明显进步，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。

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