铝硅系铸造铝合金中的铁相
铝合金中的含铁相
〜综述〜铝合金中的含铁相徐鲁杰1,张金民2(1.海军驻洛阳地区军代室，河南洛阳571002；2.中国船舶重工集团公司第七二五研究所，河南洛阳571637)摘要：铝合金中的富铁相有a-Fe相和0-Fe相，后者对铝合金的性能有危害。
一般认为，减少针状0-Fe 相，或使0-Fe相转变为汉字状或颗粒状的aFe相，可改善铝合金的力学性能。
铝合金中含铁相的结构有四方晶系、六方晶系、单斜晶系、正交结构和体心立方结构等。
采用重力沉降法、电磁分离法和过滤法等降低铝熔体中f》元素的含量，可以消除含f》相对合金性能的危害。
然而，铁元素也能改善铝合金的性能，部分高Fe铝合金具有较好的力学性能。
关键词：铝合金;含铁相;危害；力学性能中图分类号:TG113.12文献标志码：A 文章编号：1008-1690(2020)06-0015-04Iran-having Phast in Aluminum AlloyXU Lujic1,ZHANG Jinmin2(itae Reareseatative Office o f tha Nave in Luoyano,Luoyuno471002,Chino；2.2uoyano Ship MdtCdl Reseerch Institute.Luoyano471639,Heaan Chino)Abstrach:Iroo-Tch ppases in aluminum Hoy incluUe a-Fe ppass i V p-Fe ppass,th latteo will do hami te tae properties of aluminnm Hoy.It is ueaeralia consinerea tUai mechnicel properties of aluminnm dlloy may be improvea by decrease in acichlao p-Fe phass oo by transfomidtion of p-Fe ppass inte Chinese characteo oo urannlac a-Fe ppase.The iron-0aving ppases in aluminnm Hoy possess suh structures as tetraaonai system,.6X3(023：system,monoclinic system,ortUogonai stmcture,ang bogy centred chUic stmctum.The decrease in ien content in melted aluminum by oravitationai settling,electromaanetir sefaration,oo filtration process is)1》te dimirate disanven taoeons inUuence of ta》iron-centaining ppase on proneeies of ta》alloy.Iron》ement cen alse improve pronerties of aluminum lloy,howeveo,some of th hig0-iron aluminum toys have betteo mechanicot proneeies. Key worit:aluminnm loy；iron-0avine ppase;ham;mechanicot pronerte0引言关于铝合金中铁的作用,不少文献均有论述,大多认为铁是铝合金中的有害杂质元素卩5。
铝硅系铸造铝合金中的铁相_蔡勖勤
1 引言
室温时, 铁在铝中的溶解度很少。在铸造铝合 金中, 铁含量一般在 0. 2% ~ 1. 0% 的范围内, 因此, 大部分铁通常以化合物形态存在。最常见的针状化 合物形态如 F eA l3, Fe2Si2A l9 或称 T 2 相等, 它们随 着铸件截面的增厚, 铸造冷却速度的递降, 可以长得 非常粗大; 反之在薄壁的压铸件中由于结晶凝固速 度快, 铁相呈细小高密度针状形态分布。它们割裂 了金属基体的连续性, 使力学性能严重恶化。因此,
上述情 况说明, 铝锭 存在偏析, 结果判定 不合 格, 该炉铝锭必须进行重新熔炼。根据文献[ 1, 3] , 球状多 面体 铁相 ( FeM n) 3Si2A l15 的结 晶温 度是 在 649 以下至共晶温度 564 这一范围内。可以推 断该炉所以出现偏析是因熔炼温度偏低, 特别是出 炉时合金液的温度可能已接近 650 , 自出口至注 入锭模又有一段约 4m 的距离, 温度进一步下降, 球
like, w hich deteror ates the alloys mechanical properties. T o add a propriety ratio of manganese will neutralize the harmful effect of the iron, change it to the shape of chinese characters, fishbone, flower and globate polyhedr on. W e herew ith dissertate the configuration of ( F eM n) 3Si2Al15, the globate polyhedron, w hich is in the alloys of Zl108 and YL 113, and make out the segr eg atio n we think that the compound hasa high hardness, and brings mo re difficulty to machine finishing, and so for th we should distribute it as wel-l pr oportioned as possible and lessen t he quantity. T her efore, when the content of iron and manganese is on the hig h side, we may adopt some simple technolo gic method to decrease the content of the Fe- M n to a reasonable amount, make the ( F eM n) 3 Si2Al15 phase as less as possible.
几种铸造铝合金的铸造性能及力学性能分析
几种铸造铝合金的铸造性能及力学性能分析罗佳;孙亮【摘要】主要对3种铸造铝合金的铸造性能和力学性能进行研究对比.第一种是铝硅系的铸造铝合金,假设为A(ZL101,Al-7.1%Si-0.3%Mg);第二种是铝镁系的铸造铝合金,假设为B(ZL301,Al-10.0%Mg-0.09%Ti);第三种是最近新研制调配出的低镁低硅铝合金,假设为C(Al-2.5%Si-2.1%Mg-0.8%Mn-0.2%Cr).通过试验及结果对比可知,这3种铝合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率都表现出极好的强度,即具有很好的力学性能.其中,合金A的铸造性能良好;合金B的铸造性能、抗应力能力较差;低镁低硅的铝合金C的性能比较均衡,表现出很高的综合性能.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】2页(P30,32)【关键词】铝合金;铸造性能;力学性能【作者】罗佳;孙亮【作者单位】池州职业技术学院,池州 247000;池州职业技术学院,池州 247000【正文语种】中文就传统制造行业来说，普遍用到的铸造铝合金分为两大类。
一类是铝硅合金（如ZL101），可使用热处理强化后提高强度，延伸塑性[1]。
该合金的铸造性能优良，流动性好，较小的线收缩率，较低的热裂倾向，较高的气密性，但有产生缩孔的隐患，广泛应用于我国船舰雷达天线底座、泵外壳、齿轮箱、仪表壳等地方。
铝硅合金对海水腐蚀抗性较差，即便涂了防腐漆，也容易产生不规律的点片腐蚀。
另一类则是铝镁合金（如ZL301）对海水具有较强的抗腐蚀性能，铸造性能相对较差，且存在应力腐蚀倾向。
这两类铸造铝合金均不能满足舰船某些构件的应用需要。
因此，研制一种新型铸造铝合金，使其铸造工艺性能、力学性能及耐蚀性（包括抗应力腐蚀性能）等综合性能良好，满足舰船用铸造合金的要求，具有重大的国防意义[2]。
试验材料为A（ZL101，Al-7.1%Si-0.3%Mg）、B（ZL301，Al-10.0%Mg-0.09%Ti）及新近研制开发的低镁低硅铝合金C（Al-2.5%Si-2.1%Mg-0.8%Mn-0.2%Cr），均为砂型铸造[3]，分别通过细砂铸件铸造铝合金板试验，浇注温度为750℃。
铝合金及其熔炼
铝合金及其熔炼一、铝合金的系列：铝合金共有三个系列根据与其形成合金的元素而有些区别。
1、铝硅系：合金中硅含量在共晶点附近，合金的流动性好，铸造性能好，不易产生裂纹，致密性好，热膨胀量小，导热性好，耐腐蚀，适合压铸大型薄壁复杂铸件。
但是其机械性能不够高，切削性稍差，阳极氧化不理想。
2、铝硅铜系：合金具有最佳综合性能，应用广泛，尤其在汽摩行业。
3、铝镁系：合金的强度、塑性、耐蚀性和表面质量最佳，但收缩和膨胀量大，铸造性能差。
二、合金元素的作用：1、硅：铝与硅的共晶点在11.7%，共晶合金的凝固温度范围最小，补缩及抗热裂性最好，共晶点附近的合金都有良好的流动性，适合铸造薄壁，复杂大型的铸件。
随着含硅量的提高，强度与硬度也有所提升，但伸长力下降，切削性能变差，而合金对坩埚的熔蚀也增加。
2、铜：铜对于铝合金可提高机械性能改善切削性，但耐蚀性降低，热裂倾向增大。
3、镁：铝镁合金耐蚀性好，但由于凝固温度范围大，有热脆性故铸件易于产生裂纹，其流动性随着镁含量的提高而改善，但相应收缩也增加。
对于铝硅系合金而言，镁有强化效能，提高耐蚀性，改善电镀，阳极氧化的性能及铸件表面质量。
但对铝硅铜而言，必须控制其含量，因为镁会造成热裂，冷脆降低伸长率和冲击韧性。
4、铁：铁能缓解铝与模具的亲和力，通常控制在0.6% ~ 1%之间，过高的含铁量在铸件中产生FeAl3针状相，降低性能。
在铝硅系及铝硅铜系里过量的Fe形成金属间化合物造成脆性在切削时会影响表面粗糙度。
5、锰：适量锰能中和过量铁的不利影响，但不大于0.5%。
6、锌可提高流动性，改善机械性能，但高温脆性大，产生热裂。
7、锡：改善切削性能，降低强度和耐蚀性，有高温脆性。
8、镍：少量的镍能改善机械性能，对耐蚀性不利。
9、铅：改善切削性能，但有损耐蚀性。
10、铬：改善耐蚀性。
11、钛：细化结晶，改善性能。
三、铝合金的熔炼：铝合金的熔炼对压铸企业而言是个重要环节，一般均有熔炼及保温二种过程，一边压铸一边熔炼是不被容许的。
探析ZL101A铝合金中Fe危害的消除
探析ZL101A铝合金中Fe危害的消除在ZL101A铝合金铸造中，经常会出现Fe危害的现象，严重影响生态环境，因此，需要全面分析ZL101A铝合金性能特点，在明确铁相来源的情况下，对各类合金元素之间的关系进行了解，在改变铁相形态结构的情况下，减少铁相含量，以便于消除其中存在的Fe危害。
标签：ZL101A铝合金；Fe危害；消除措施对于ZL101A而言，具有一定的力学性能与耐腐蚀性能，可以应用在飞机构件生产工作中，在实际生产期间，需要利用高纯度原料，保证铝合金质量，将铁含量控制在0.1%左右，需要对各类生产环节进行管理，实现环保效果。
1 铁相来源与形式分析铝合金材料中含有杂质铁成分，因此，ZL101A铝合金中的铁相多源于原材料。
同时，在对其进行熔炼与铸造期间，会使用各类铁质工具，导致Fe被带入铝合金溶液中，出现铁相。
对于铝合金而言，主要的存在形式为：铝硅铁金属化合作，其中含有β与α两种铁相。
对于α铁相而言，其结构外貌与中国汉字较为相似。
对于β铁相而言，其结构外貌与“针”相似。
根据相关调查研究可以得知，“针”形状的铁相，会出现合金力学性能危害现象，而中国汉字形状的铁相所产生的危害程度较低。
一般情况下，铁相都是以“针”的形状出现在铝合金中。
“针”形状的铁相会对铝合金的力学性能产生较大程度的影响，与其中的含铁量相关，例如：在铝合金中“镁”数量增加的情况下，“针”形状铁相的数量就会随之增加，导致其受到严重影响。
2 ZL101A铝合金Fe危害的消除方式分析对于ZL101A铝合金而言，需要理清Fe的消除思路，一方面，要改善铝合金的外貌，减少其中存在的“针”形状铁相，使得中国汉字形状的铁相能够以其他形式出现。
另一方面，需要通过科学方式，直接减少其中存在的Fe元素。
2.1 铁相外貌的改善措施。
第一，对各类元素进行中和处理。
在ZL101A铝合金中，含有较多的特定Fe元素，以中国汉字形状或是“针”形状出现，对于铝合金的强度、性能等，都会产生一定的影响。
铁对铝硅合金性能的影响及抵消其有害作用的措施
Influence of Fe on the Properties of Al-Si Alloy and Methods of Neutralizing the Effect of Fe
LIN Xiao-zheng , Y IN F ei , SU N Bao-de (Shanghai Jiao tong University , Shanghai 200030 , China)
富 F e 相使铸造零件机加工困难 , 刀具磨损严重 , 很难保证部件尺寸的稳定性 。 甚至在铁含量 <0.6 % 的情况下 , 切削刀具的磨损量仍然随着铁含量的提高 而增大[ 1] 。Bonsack 也强调了 Fe 对合金切削加工性 能的有害作用[ 3] 。 当 然 , 尽管存 在刀具磨损问 题 , 但 由于坚硬的铁相可导致切屑断裂 , 所以适量的铁相能 改善合金整体切削性能 。 1.5 铁对铝硅合金高温性能的影响
《 铸造技术》 5/ 1999 铁 对铝硅合金性能的影响及抵消其有害作用的措施
·综述 Survey·
铁对铝硅合金性能的影响及抵消其有害作用的措施
林小征 , 印 飞 , 孙宝德 (上海交通大学 , 上海市 200030)
添加中和元素对铸造铝硅合金中铁相的影响
添加中和元素对铸造铝硅合金中铁相的影响摘要:铁作为铸造铝硅合金中最常见的一种杂质元素,大大降低了合金的力学性能,因此消除铁相在铸造铝硅合金中的有害作用是改善合金基体性能的重要方法。
而添加中和元素是成本最低而且最为有效的方法。
本文总结了添加不同中和元素对合金中铁相的影响。
关键词:铝硅合金铁相中和元素由于生产工具以及原材料的原因,铸造铝硅合金中不可避免的存在杂质铁元素,铁元素在铝硅合金中以金属间化合物的形式存在。
常见的铁相有α-Fe和β-Fe[1]。
研究发现,α-Fe主要呈汉字状或骨骼状,对合金基体的伤害作用不明显,而针状的β-Fe会对合金基体产生割裂作用,从而严重的影响了铝硅合金的力学性能[2]。
消除铁相在铝硅合金中有害作用的方法大体有种[3]。
第一种是从根本上减少铁在铝硅合金中的含量;第二种是改变铁相在铝硅合金中的形式,避免针状或者片状铁相的产生,减少β-Fe或者将β-Fe转化为α-Fe,使铁相尽可能的以α-Fe的形式存在。
通过实践证明,从根本上消除铝硅合金中的Fe,成本过高,效果也不明显;而通过加入中和元素来改变Fe在合金基体中的形态是最为直接也是最为有效的方式[4]。
所谓中和元素法是指在铸造Al-Si系合金中加入一定量的合金元素,从而促使合金中α-铁相的生长,同时改善针状铁相的相貌,使针状的β-铁相尽可能的转化为α-铁相,以此来改善合金基体的组织,从而提高Al-Si合金的力学性能[5]。
常用的中和元素有很多种,比如锰,铬,铍,钼,锶等等。
它们都能够不同程度的将对基体有害的β-铁相转化为对基体危害很小的α-铁相。
Mn在铝硅合金中是最为常见也是最为常用的中和元素,在Al-Si 合金中加入适量的Mn能够大幅度的减少β-Fe的数量与尺寸[5]。
究其原因,主要是Mn能与合金基体中的Al、Si、Fe等元素发生反应,生成金属间化合物,从而使得针状的β-Fe转变为对基体影响较小的α-Fe。
目前,锰铁比还没有一个确定的数值。
变形铝合金和铸造铝合金的分类和用途
变形铝合金和铸造铝合金的分类和用途在纯铝中加人合金元素，如硅、铜、镁、猛、铸、铬、钛、镍、锶、钴以及稀土元素等可配制成铝合金，改变其组织结构与性能，使之适宜制造各种铝合金制品，以满足各行各业的使用。
根据加工工艺的特点，铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。
铸造招合金铸造铝合金是直接用铸造方法浇注或压铸成零件或毛坯的铝合金。
铸造铝合金（ZL)按成分中主要合金元素可分为铝硅系、铝铜系、铝镁系和铝锌系合金四类，代号编码分别为100、200、300、400.(1)铝硅系合金铝硅系合金也叫“硅铝明”或“矽铝明”，有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中是品种最多，用量最大的合金，含硅量在10%〜25%。
有时添加0.2%〜0.6%镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。
有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。
此类合金广泛用于制造活塞等部件，如ZL108、ZL109是我国目前常用的铸造铝活塞的材料。
铝铜铸造合金的强化相是θ(Al2Cu)，有较高的强度和热稳定性，是所有铸造铝合金中耐热性最高的一类合金。
随铜含量的增加，耐蚀性降低，铸造性能变差。
为了改善铸造性能，提高流动性，减少铸后热裂倾向，常加入一定量的硅。
含铜4.5%〜5.3%合金强化效果最佳，适当加人锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。
常用代号有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等，铝铜系合金主要用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。
(3)铝镁系合金它们是密度最小(2.55g/cm3)，强度最高（355MPa左右）的铸造铝合金，含镁12%，强化效果最佳。
但由于结晶温度范围宽，故流动性差，形成疏松趋向大、其铸造性能不如铝硅合金好，为改善铸造性能加人适量硅及微量钛等，合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，用于造船、食品及化学工业。
常用代号有ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Sil)等，用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用栗体等。
铝合金中含铁相的研究现状和发展趋势
论文题目：铝合金中含铁相的研究现状和发展趋势姓名：韩志强班级：材硕1511学号：15703882015/10/25摘要铝以及铝与其它元素所形成的铝合金具有优良的力学性能，在工业领域内得到了广泛的应用，一直以来在世界范围内备受瞩目。
但由于工业上受到工艺及模具的限制，从熔炼到成形的过程中很容易引进杂质元素，从而使其在某些领域中的应用受到了阻碍。
在众多杂质元素中，对铝合金组织及力学性能影响最大的是铁元素。
它一直被人们当做合金中的有害元素，铁极难溶于铝中，共晶点的铁含量为 1.8%，不会固溶超过1.9%，超过这个数值，铁会与铝化合成一种中间相，该相组织粗大，尖锐，会影响合金总体的力学性能。
硅同样被认为是合金中的另一种杂质元素，合金中的这两种杂质元素容易形成金属间化合物，分别形成常见的两种相，即β-铁相和α-铁相。
铝合金质量轻，延展性好，大量使用，铝铁合金除了自身优点外，还具有其它的优良性能，良好的耐腐蚀性能、极好的耐磨耐硬和高强度等，使其在工业领域内的关注度逐渐上升。
研究表明富含铁相的铝合金经过变形后再进行T6热处理会发生性能降低的反常现象。
关键词：铝合金；铁元素；硅；热处理AbstractAluminum and aluminum alloys of aluminum and other elements formed have excellent mechanical properties, in the industrial fields has been widely used, it has been well received around the world. However, due to limitations on the process and die by the industry, from smelting to the molding process it is very easy to introduce impurity elements, making it apply in some areas has been hampered.Among impurity elements in aluminum alloy microstructure and mechanical properties of greatest impact is iron. It has been known as the harmful elements in the alloy, iron extremely difficult to dissolve aluminum and iron content of the eutectic point of 1.8%, not a solid solution over 1.9%, more than the value of iron and aluminum will synthesize an intermediate phase which organization coarse, sharp, it will affect the mechanical properties overall.Silicon alloy is also considered to be another impurity element, the alloy impurity elements both easy to form inter metallic compounds were formed common to both-phases, phase and α-iron β- iron phases.Lightweight aluminum quality, scalability, extensive use of aluminum alloy in addition to its own merits, but also has other excellent performance, good corrosion resistance, excellent wear resistance and high strength hard to make it in the field of industry attention gradually increased.Studies have shown that iron-rich phase deformation of aluminum alloy after T6 heat treatment and then be-reduced performance anomalies occur.Key words: aluminum alloy; iron; silicon; heat treatment一、铝合金中含铁相的存在问题在众多杂质元素中，对铝合金组织及力学性能影响最大的是铁元素。
再生铝合金中fe相纳米化
在再生铝合金中将Fe相纳米化，一般可以通过以下方法实现：
1. 机械合金化：通过高能球磨等机械力对再生铝合金进行处理，使Fe相颗粒粒径减小到纳米尺寸，可以通过适当的机械合金化参数如球磨时间、转速等来调控粒径。
2. 机械合金化后热处理：在进行机械合金化后，再进行热处理，可以通过合适的热处理温度和时间，使得Fe相发生晶粒再细化，得到纳米级的Fe相。
3. 化学合成法：通过化学合成方法，如溶胶-凝胶法、水热合成法等，可以控制合成过程中的温度、pH值、反应物浓度等条件来得到纳米级的Fe相。
通过纳米化Fe相，可以提高再生铝合金的强度、硬度和耐磨性等性能，有助于提高合金的综合性能。
需要注意的是，在进行纳米化改性时要合理控制处理参数，避免过度纳米化导致颗粒团聚或过度晶粒再长大。
另外，也需要考虑成本和工艺可行性等因素。
决定压铸铝合金铸造性能的冶金因素
决定压铸铝合金铸造性能的冶金因素压铸铝合金的铸造性能受多种冶金因素的影响，这些因素主要包括合金成分、熔炼工艺、铸造工艺以及后续的热处理工艺等。
一、合金成分1. 主元素（1）铝（Al）：铝是压铸铝合金的基础，其含量一般在90%以上。
铝的纯度对合金性能有很大影响，纯度越高，合金的铸造性能越好。
（2）硅（Si）：硅是压铸铝合金中的主要合金元素，其含量一般在4%13%之间。
硅能显著改善合金的流动性和收缩性能，提高铸件的致密性。
但过高的硅含量会导致合金的强度和硬度降低，因此需要合理控制。
（3）铜（Cu）：铜能提高压铸铝合金的强度和硬度，改善耐腐蚀性。
但铜的加入会使合金的流动性下降，增加热裂倾向。
一般铜含量在1%5%之间。
（4）镁（Mg）：镁能提高压铸铝合金的强度和硬度，同时保持良好的塑性。
但过高的镁含量会导致合金的热裂倾向增加，镁含量一般在0.5%3%之间。
2. 微量元素（1）铁（Fe）：铁在压铸铝合金中通常以杂质形式存在，其含量应控制在0.5%以下。
过高的铁含量会降低合金的塑性和韧性，增加热裂倾向。
（2）锌（Zn）：锌可以提高压铸铝合金的强度和硬度，但过多会增加热裂倾向。
锌含量一般在1%8%之间。
（3）锰（Mn）：锰能提高压铸铝合金的强度和硬度，同时改善耐腐蚀性。
但过高的锰含量会降低合金的塑性，锰含量一般在0.5%1.5%之间。
二、熔炼工艺1. 炉料炉料的选用对压铸铝合金的性能具有重要影响。
炉料主要包括纯铝、铝硅合金、铝铜合金等。
合理搭配炉料，可以使合金成分均匀，提高熔炼质量。
2. 熔炼设备熔炼设备的选择对熔炼质量有很大影响。
常用的熔炼设备有电阻炉、中频炉、燃气炉等。
不同设备具有不同的熔炼特点和适用范围。
3. 熔炼工艺参数熔炼工艺参数包括熔炼温度、熔炼时间、搅拌速度等。
合理的熔炼工艺参数可以保证合金成分均匀，减少气孔、夹渣等缺陷。
4. 精炼和变质处理精炼和变质处理是提高压铸铝合金性能的关键工艺。
精炼可以去除合金中的气体和杂质，变质处理可以改善合金的组织结构，提高铸造性能。
铁元素在铝合金中的作用
铁在铸造铝合金中一直被认为是一种主要的有害杂质，各个国家、专业标准均对其作了明确的限制，各企业标准对其控制更为严格。
这主要是由于随铁含量增加，在金相组织中会形成本身硬度很高的针、片状脆性铁相，它的存在割裂了铝合金的基体，降低了合金的力学性能，尤其是韧性，并且使零件机械加工难度增加，刀、刃具磨损严重，尺寸稳定性差等等，但是，低品质铝合金锭中铁含量本身就高，随着合金炉料的回用，生产中铁质坩埚、工具、置预件等的使用使合金增铁在所难免。
多年来一直吸引着广大铸造工作者去研究，下面就铁在Ａｌ－Ｓｉ合金中的作用及其减弱消除对策进行讨论。
１铸造Ａｌ－Ｓｉ系合金中铁的作用１．１铸造Ａｌ－Ｓｉ合金中铁的存在形态表１是铝硅系合金中铁的存在形态，其中α－ＡｌＦｅＳｉ和β－ＡｌＦｅＳｉ是常见的二种形态。
而ρ－ＡｌＭｇＦｅＳｉ和δ－ＡｌＦｅＳｉ不是很常见。
其中ＡｌＦｅＳｉ和Ａｌ（Ｆｅ，Ｃｒ）Ｓｉ的结晶结构特征目前还不甚详细。
至于形成什么样的相，除与合金中的含铁量有关外，还与铸件的冷却速度、合金元素的数量、种类等密切相关。
汉字状的α－ＡｌＦｅＳｉ相对Ａｌ－Ｓｉ系合金可提高强度、硬度，对韧性降低不多，而针状的β－ＡｌＦｅＳｉ相则严惩割裂基体，显著降低合金的韧性，尤其冲击韧性，据报道，当Ｆｅ＞１％时，可使整个合金本身变脆。
表１Ａｌ－Ｓｉ系合金中铁相形态类别晶体结构熔化温度／℃形状α－ＡｌＦｅＳｉ六方晶体８６０汉字状β－ＡｌＦｅＳｉ单晶体８７０针、片状ρ－ＡｌＭｇＦｅＳｉ立方晶体δ－ＡｌＦｅＳｉ四方晶体１．２铁对铝硅合金机械性能的影响１．２．１对室温机械性能的影响对Ａｌ－Ｓｉ二元合金，当Ｆｅ＞０．５％时，片状β相可提高合金的强度并稍降低其延伸率；当Ｆｅ＞０．８％时，延伸率开始较大幅度降低，当合金中的Ｆｅ从０．４％增加到１．２％时，对强度值的增加是微乎其微的，但却显著降低其延伸率从４％降到１％，对Ｎａ变质的Ａｌ－Ｓｉ共晶合金是每增加Ｆｅ０．１％可使延伸率降低１％多。
铸造铝合金定义分类用途
铸造铝合金一、概念可用金属铸造成形工艺直接获得零件的铝合金。
二、特性铸造铝合金必须具备以下特性，其中最关键是流动性和可填充型。
（1）有填充狭槽窄缝部分的良好流动性。
（2）有适应其他许多金属所要求的低熔点。
（3）导热性能好，熔融铝的热量能快速向铸模，铸造周期较短。
（4）熔体中的氢气和其它有害气体可通过处理得到有效的控制。
（5）铝合金铸造时，没有热脆开裂和撕裂的倾向。
（6）化学稳定性好，有高的抗蚀性能。
（7）不易产生表面缺陷，铸件表面有良好的光泽和低的表面粗糙度，而且易于进行表面处理。
（8）铸造铝合金的加工性能好，可用压模.硬（永久）模.生砂和干砂模.熔模.石膏型铸造模进行铸造生产，也可用真空铸造.低压和高压铸造.挤压铸造.半固体铸造.离心铸造等方法形成，生产不同用途.不同品种规格.不同性能的各种铸件。
三、分类据主要合金元素差异有四类铸造铝合金。
(1)铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。
有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在10%～25%。
有时添加0.2%～0.6%镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。
有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。
此类合金广泛用于制造活塞等部件。
(2)铝铜合金，含铜4.5%～5.3%合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。
主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。
(3)铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12%，强化效果最佳。
合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。
(4)铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。
在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。
不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。
消除铁相在铸造铝硅合金中有害作用的方法
科技资讯 SC I EN C E &TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N 工 业 技 术铸造铝硅合金强度高、容重小、铸造性能良好、加工性能优良,是铸造铝合金中被应用最为广泛的一种材料,铁是铸造铝硅合金中最常见的一种杂质[1],减少铁元素在铝合金中的含量是铝回收利用以及铝的常规生产中必须解决的问题。
α-铁相和β-铁相是铝硅合金中最常见的两种铁相[2]。
经研究发现,α-铁相以汉字状或骨骼状以及其它形态存在,对基体的有害作用不是很明显[3];而β-铁相由于其呈粗大针状,形变不均匀,从而导致铁相与金属基体交界处存在比较高的应力集中,使得铝硅合金的力学性能明显降低。
因此,如何减少这种针状铁相,对改善铝硅合金的性能有重要意义。
消除铁相在铝硅合金中有害作用的方法大体有两类:第一类是从根本上减少铁在铝硅合金中的含量;第二类是改变铁相在铝硅合金中的形式,避免针状或者片状铁相的产生,减少β-铁相或者将β-铁相转化为α-铁相,使铁相尽可能的以α-铁相的形式存在[4]。
1 减少铁在合金中的含量从根本上降低合金中铁的含量,从而减小铁相对合金的有害作用。
常见的有重力沉降法,过滤法,离心去除法和电磁去除法。
这几种方法有相似之处:都是利用熔体与富铁相的密度差,使铁相与熔体发生分离,从而达到去除铁相的目的。
1.1重力沉降法[5]重力沉降法是利用初生铁相的密度大于铝硅合金熔体密度这个特点,将合金熔体在一定的温度下放置一段时间,富铁相由于密度大的原因自由沉降至合金熔体底部而得以消除。
但是,由于沉降需要的时间会比较长,而且炉温还必须在一个相对比较低的范围内,待铁相完全分离完成后熔体才能重新升温,否则,沉降的铁相又会因为温度的升高而重新溶入合金的熔体内,所以这种方法在实际应用中十分麻烦。
1.2过滤法[6]过滤法的原理是利用过滤布、过滤网、板等一些工具使先析出的大块化合物从熔体中过滤出来,利用这种方法可以使合金中铁的含量下降到0.7%以下。
《A356铝合金汽车轮毂中富铁相的研究》
《A356铝合金汽车轮毂中富铁相的研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，汽车轮毂作为汽车的重要部件之一，其材料的选择与性能对汽车的安全性和舒适性起着至关重要的作用。
A356铝合金因其优良的铸造性能、机械性能以及良好的耐腐蚀性，被广泛应用于汽车轮毂的制造。
然而，A356铝合金中的富铁相对其性能有着重要影响，因此对富铁相的研究显得尤为重要。
本文旨在研究A356铝合金汽车轮毂中富铁相的组成、形态及其对材料性能的影响，为优化A356铝合金的制备工艺和提高汽车轮毂的性能提供理论依据。
二、A356铝合金及富铁相概述A356铝合金是一种典型的铝硅系合金，具有良好的铸造性能和机械性能。
富铁相是指合金中铁元素与其他元素（如硅、锰等）形成的化合物。
在A356铝合金中，富铁相的存在形式多为初生铁相和共晶铁相，其形态、大小及分布对合金的力学性能、耐腐蚀性等有着重要影响。
三、富铁相的组成与形态研究（一）研究方法采用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段，对A356铝合金汽车轮毂中的富铁相进行观察和分析。
同时，结合X射线衍射（XRD）和能谱分析（EDS）等技术，对富铁相的组成进行定性和定量分析。
（二）研究结果通过观察和分析，发现A356铝合金汽车轮毂中的富铁相主要呈块状、针状和片状分布。
其中，块状富铁相主要分布在晶界处，针状和片状富铁相则主要分布在晶内。
通过XRD和EDS分析，确定了富铁相的主要成分为Fe-Si化合物和其他少量的金属元素。
四、富铁相对A356铝合金性能的影响（一）对力学性能的影响富铁相的形态、大小及分布对A356铝合金的力学性能有着显著影响。
块状富铁相的存在会降低合金的韧性，而针状和片状富铁相则可能成为裂纹扩展的起点，降低合金的强度。
然而，适量的富铁相可以细化晶粒，提高合金的硬度和耐磨性。
（二）对耐腐蚀性的影响富铁相的存在会影响A356铝合金的耐腐蚀性。
由于富铁相与基体之间的电位差异，容易形成微电池，导致合金的电化学腐蚀。
al-fe系合金中的相及相转变
al-fe系合金中的相及相转变Al-Fe合金是Al-Fe成分当中根据Fe的含量划分的不同的相。
它们的结构各有不同的SC的图案、行为和特性。
下面将详细介绍每一种Al-Fe合金的特征、相及相变：1. α-Fe (α-铁)：α-Fe是Al-Fe合金中最常见的相，其化学组成可以分解为Fe0.7Al0.3，它是等比三角形组织的晶体(BCC)细胞，晶体结构由八面体Cl构成，其直径约为1.3nm。
α-Fe的结晶度也很高，属于良好的结晶度铁素体。
在Fe的高温下能够获得稳定性，其动力学性能极强，因此在中低厚度板材加工过程中具有良好的特性，成为加工和锻造工艺中常用的材料。
2. γ-Fe (γ-铁)：γ-Fe是Al-Fe合金中常用的相，化学成分由Fe73.5Al26.5组成，它是一种六方晶系，其晶体结构是由七面六角体Cr构成，其晶体结构直径约为2.0 nm。
γ-Fe具有良好的结晶度，对温度变化更加敏感。
在固溶时间长之后，会形成结晶的γ-Fe晶粒，它具有优秀的机械性能，可增加材料的塑性，可以在轻微负荷下实现形变，同时具有自攻丝的特征，有利于生产的连续加工。
3. Al21Fe (Al21Fe)：Al21Fe是Al-Fe合金态图中的一种重要相，其化学成分是Al21Fe，其晶体结构是由八面体MnCr构成，其晶粒大小为1.8 nm。
Al21Fe具有良好的力学性能，其OMP流变温度较低，可以在低温下取得满足加工工艺要求的力学性能。
此外，该相具有较高的耐腐蚀能力，可以满足高要求的耐腐蚀性环境。
4. α-Al (α-铝)：α-Al是温度变化对Al-Fe合金影响最大的一种相，其化学组成由Fe69.2Al30.8组成。
它是一种四方晶的细胞结构，晶体由八面体Ag构成，晶体的大小约为2.8 nm。
α-Al具有较强的耐腐蚀性能，而且还具有较好的机械性能，有助于加工中负荷均匀分布，从而达到满足加工要求的特性。
以上就是Al-Fe合金中的相及相转变的介绍，每种相都有不同的性能，使它们在加工的时候具有不同的特性，一定程度上提高加工工艺的效率和精度。
铝合金相图
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(ZAlSi12) 钠盐变质处理 未变质好
白色a固溶体，共晶硅呈深灰色细小针状和条状 组织中有亮灰色针状β（Al9Fe2Si2） 杂质铁过多存在
+共 晶 相 图
+三 元 相 图 垂 直 截 面
+ Al－Si－Mg
+ ZAlSi7Mg 未变质处理
白色a固溶体 灰色条片状共晶硅 块状初晶硅
亮灰色Al2Cu
浅灰色骨骼状 Al8Mg3SiFeSi6
+ ZAlSi5Cu2 变质处理 白色a固溶体 状共晶硅 少量块状初晶硅 黑色骨骼状Mg2Si
亮灰色Al2Cu
浅灰色骨骼状 Al8Mg3SiFeSi6
+ 四元相图
变质处理 砂型铸造 铝硅合金
中的
FeSiAl3相
未变质处理 冷模铸造 铝硅合金 中的
半金属介于金属与非金属之间的元素如硅锗硼处理强化合金alsizl102zalsi12未变质处理基体a固溶体粗大条状共晶硅块状初晶硅zalsi12zl102钠盐变质处理白色a固溶体成枝晶状灰色共晶硅呈椭圆状和球状zalsi12钠盐变质处理初生枝晶白色a固溶体和灰色共晶组织未变质好硅晶体呈针状和细小条状抗拉强度低伸长率小组织中有深灰色细针状al9fe2si2杂质铁的存在50100zalsi12钠盐变质处理未变质好白色a固溶体共晶硅呈深灰色细小针状和条状组织中有亮灰色针状al9fe2si2杂质铁过多存在zalsi7mg未变质处理白色a固溶体灰色条片状共晶硅块状初晶硅浅灰色骨骼状相al8mg3sifesi6zalsi7mg变质处理白色枝晶状a固溶体细小颗粒状或条状zalsi7mg变质处理白色枝晶状a固溶体细小颗粒状或条状黑色骨骼状mg2si浅灰色骨骼状al8mg3sifesi6zalsi5cu2未变质处理白色a固溶体片条状共晶硅少量块状初晶硅黑色骨骼状mg2si亮灰色al2cu浅灰色骨骼状al8mg3sifesi6zalsi5cu2变质处理白色a固溶体少量块状初晶硅黑色骨骼状mg2si亮灰色al2cu浅灰色骨骼状al8mg3sifesi6四元相图变质处理砂型铸造铝硅合金fesial3相未变质处理冷模铸造铝硅合金fesial5相未变质处理砂型铸造铝合金中cual2相棕色热处理退火淬火和时效1退火再结晶退火铝件经过变形加工后在再结晶温度以上保温一段时间后空冷用于消除变形工件的加工硬化提高塑性以便继续进行成形加工
压铸铝合金中各元素的作用和影响
压铸铝合金中各元素的作用和影响1. 硅（Si）硅是大多数压铸铝合金的主要元素。
它能改善合金的铸造性能。
硅与铝能组成固溶体。
在577℃时，硅在铝中的溶解度为1.65％，室温时为0.2％、含硅量至11.7％时，硅与铝形成共晶体。
提高合金的高温造型性，减少收缩率，无热裂倾向。
二元铝基合金有高的耐蚀性。
当合金中含硅量超过共晶成分，而铜、铁等杂质又多时，即出现游离硅的硬质点，使切削加工困难，高硅铝合金对铸件坩埚的熔蚀作用严重。
2. 铜（Cu）铜和铝组成固溶体，当温度在548℃时，铜在铝中的溶解度应为5.65％，室温时降至0.1％左右，增加含铜量，能提高合金的流动性，抗拉强度和硬度，但降低了耐蚀性和塑性，热裂倾向增大。
3. 镁（Mg）在高硅铝合金中加入少量（约0.2～0.3％）的镁，可提高强度和屈服极限，提高了合金的切削加工性。
含镁8％的铝合金具有优良的耐蚀性，但其铸造性能差，在高温下的强度和塑性都低，冷却时收缩大，故易产生热裂和形成疏松。
4. 锌（Zn）锌在铝合金中能提高流动性，增加热脆性，降低耐蚀性，故应控制锌的含量在规定范围中。
至于含锌量很高的ZL401铝合金却具有较好的铸造性能和机械性能，切削加工也比较好。
5. 铁（Fe）在所有铝合金中都含有害杂质。
因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，降低机械性能，这种组织还会使合金的流动性减低，热裂性增大，但由于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。
当超过0.6％后，粘模现象便大为减轻，故含铁量一般应控制在0.6～1％范围内对压铸是有好处的，但最高不能超过 1.5％。
6. 锰（Mn）锰在铝合金中能减少铁的有害影响，能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，故一般铝合金允许有0.5％以下的锰存在。
含锰量过高时，会引起偏析。
7. 镍（Ni）镍在铝合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀性。