铝合金中各种元素对铝材性能的作用和影响
来源：凯时K66 日期：2021-01-05
铝合金因添加了不同金属元素而表现出不同的性能特点。在各金属元素之中，对铝合金性能影响较大的元素有铜（Cu）、镁（Mg）、硅（Si）、铁（Fe）、锰（Mn）、镍（Ni）、锌（Zn）等，下面内容是几个金属元素对铝合金性能的影响：
铜（Cu）
铜是铝合金中重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着显著的时效强化效果。
优点：
固溶强化和时效强化效果，铜含量在4%到6.8%时强化效果最好，所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。增加含铜量，提高合金的流动性，抗拉强度和硬度，使机械性能得以提高，切削性变好。
缺点：
降低耐蚀性和塑形，使热裂倾向增大。
镁（Mg）
镁对铝的强化是显著的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高34MPa。假如加入1%以下的锰，可能增补强化作用。因此加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Alg化合物平均沉淀，改善抗蚀性和焊接机能。
优点：
提高抗拉强度和屈服极限，提高合金的切削加工性。
缺点：
Mg2Si会使铸件变脆。
硅（Si）
Mg2Si在铝中的最大溶解度为1.85% ,且随温度的降低而减小,变形铝合金中,硅单独加入铝板中只限于焊接材料,硅加入铝中亦有一定的强化作用。
优点：
改善合金的铸造性能。硅与铝能组成固溶体，能提高合金的高温造型性，减少收缩率，无热裂倾向。改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。
缺点：
结晶析出的硅（Si）易出现游离硅的硬质点，使切削性变差，高硅铝合金对铸件坩埚的熔蚀作用严重。
铁（Fe）
优点：
铝合金对模具的粘附作用十分强烈，当铁含量在0.6％以下时尤为强烈，即有不易脱模的现象。当铁含量超过0.6％后，粘模现象便大为减轻。
缺点：
铝合金中含铁量太高时，铁以FeAl3、Fe2Al7和Al－Si－Fe的片状或针状组织存在于合金中，生成金属化合物，形成硬点。这种组织还会降低机械性能，热裂性增大，使铸件产生脆性。并且含铁（Fe）量过1.2%时，降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命。
锰（Mn）
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08%时,延伸率达最大值。AI-Mn合金长短时效硬化合金,即不可热处理强化。
优点：
合金强度随溶解度增加而不断增加。锰含量为0.8%时，延伸率达最大值。锰（Mn）能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶�！Ｔ俳峋ЬЯ５南富�，主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁（Fe），形成（Fe、Mn）Al6，使铝合金中由铁形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织，减小铁的有害影响。
缺点：
锰含量过高时，会引起偏析。
镍(Ni)
优点：
有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。
缺点：
降低耐蚀性及热导性。
锌（Zn）
优点：
铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，会对合金产生明显的强化作用。
缺点：
存在应力腐蚀开裂的倾向。
铜（Cu）
铜是铝合金中重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着显著的时效强化效果。
优点：
固溶强化和时效强化效果，铜含量在4%到6.8%时强化效果最好，所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。增加含铜量，提高合金的流动性，抗拉强度和硬度，使机械性能得以提高，切削性变好。
缺点：
降低耐蚀性和塑形，使热裂倾向增大。
镁（Mg）
镁对铝的强化是显著的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高34MPa。假如加入1%以下的锰，可能增补强化作用。因此加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Alg化合物平均沉淀，改善抗蚀性和焊接机能。
优点：
提高抗拉强度和屈服极限，提高合金的切削加工性。
缺点：
Mg2Si会使铸件变脆。
硅（Si）
Mg2Si在铝中的最大溶解度为1.85% ,且随温度的降低而减小,变形铝合金中,硅单独加入铝板中只限于焊接材料,硅加入铝中亦有一定的强化作用。
优点：
改善合金的铸造性能。硅与铝能组成固溶体，能提高合金的高温造型性，减少收缩率，无热裂倾向。改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。
缺点：
结晶析出的硅（Si）易出现游离硅的硬质点，使切削性变差，高硅铝合金对铸件坩埚的熔蚀作用严重。
铁（Fe）
优点：
铝合金对模具的粘附作用十分强烈，当铁含量在0.6％以下时尤为强烈，即有不易脱模的现象。当铁含量超过0.6％后，粘模现象便大为减轻。
缺点：
铝合金中含铁量太高时，铁以FeAl3、Fe2Al7和Al－Si－Fe的片状或针状组织存在于合金中，生成金属化合物，形成硬点。这种组织还会降低机械性能，热裂性增大，使铸件产生脆性。并且含铁（Fe）量过1.2%时，降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命。
锰（Mn）
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08%时,延伸率达最大值。AI-Mn合金长短时效硬化合金,即不可热处理强化。
优点：
合金强度随溶解度增加而不断增加。锰含量为0.8%时，延伸率达最大值。锰（Mn）能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶�！Ｔ俳峋ЬЯ５南富�，主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁（Fe），形成（Fe、Mn）Al6，使铝合金中由铁形成的片状或针状组织变为细密的晶体组织，减小铁的有害影响。
缺点：
锰含量过高时，会引起偏析。
镍(Ni)
优点：
有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。
缺点：
降低耐蚀性及热导性。
锌（Zn）
优点：
铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，会对合金产生明显的强化作用。
缺点：
存在应力腐蚀开裂的倾向。
