铝合金知识大全

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w 吸氢:铝液很容易从大气,合金锭或工具表面湿气,燃烧的油气中吸 氢。氢在固态铝中的溶解度非常低,因此当吸氢过多在凝固时处于饱 和状态,氢气会析出,使铸件产生气孔,缩孔。
w 杂质:铝合金融体中常见常见夹杂物时Al2O3,SiO2,MgO等,会 造成金属液的不纯净。夹杂物影响熔体流动性,在压铸件中聚合聚合 产生气泡,影响缩松程度。
§ 铝合金:铝合金很多方面特别是使用性能方面比锌合金优越。压铸性能良 好,密度小,比强度大,高温力学性能好,低温下工作时,同样保证良好的 力学性能(尤其是韧性)。铝表面有一层与铝结合的很牢很致密的氧化膜, 故耐蚀性好。但是氧化膜能被氯离子,碱离子破坏,故在碱中,碳酸盐,盐 酸及卤化物中很快腐蚀。导电性与导热性好并且具有良好的切削性能。但是 铝合金有相当大的体收缩率,易在最后凝固处生成较大的缩孔。另外,铝硅 系合金还易粘模
铝合金比纯铝的优势与应用
Ÿ 铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能:易加工、耐久性高、适 用范围广、装饰效果好、花色丰富。它的材料特性是轻、容易加 工 。成本低,而且使用一种加工工艺可以大量生产同样的零部 件,这也是他的特点之一。而铝合金在承受了一定的力量后,会 慢慢变形再损坏。还有就是铝合金容易加工和具有高度的散热性。 特别是车辆引擎部分特别适合使用铝合金材料。这里几乎完全是 铝合金的一家天下。此外,铝合金的加工工艺多种多样。通用性 较强。
铝合金中各种金属元素的作用
¡ 硅(Si):提高流动性,从共晶到过共晶合金都有很好的流动性。含硅 11.7%的共晶合金有很窄的凝固温度范围,补缩性,抗热裂性好,适合铸造薄 壁,复杂铸件。随着含硅量增加,强度,硬度提高,但伸长率下降,可切削性降 低。高硅铝合金对坩埚溶蚀较大。 ¡ 铜(Cu): 铜固溶于铝合金中,可提高机械性能,切削性,研磨性,但是耐 蚀性低。铜含量增加,热裂倾向增大。 ¡ 镁(Mg):1.铝镁合金是耐蚀合金,但是凝固范围大,有热脆性,铸件易产 生裂纹。其流动性随镁含量增加而提高,但收缩变大。2.铝硅系合金含镁 时, 镁形成Mg2Si,形成的固溶体可强化Al-Si合金的基体,提高耐蚀性,电镀性,阳 极皮膜性,使铸件有光亮的表面。3.对铝硅铜系合金,Mg2Si的硬化效果,也会 造成低温脆性,降低伸长率,冲击值,易产生热裂,故对镁含量须严格控制。 ¡ 铁(Fe):铁能减少粘模倾向,易于压铸。铁含量在1.0%~1.5% 是有益的, 低于0.7%则使铝合金液与模具易粘合。但含铁量太多时,则产生FeAl3针状结 晶,降低力学性能,切削性能,耐蚀性能。铝硅系。硅铜系合金若含过量铁,则 会生成金属化合物,形成硬点 ¡ 镍(Ni):添加适量的镍能够提高铝合金的强度,硬度,减少含铁量过多造 成的不良影响,但对耐蚀性不利。 ¡ 锰(Mn):能够提高耐蚀性和强度,但含量过多会产生硬化和脆性。在适量 锰的作用下,有害的针状Fe-Al 会转变为细密的Fe-Mn-Al,还可减少粘模的倾向。 锌(Zn):可提高流动性,改善力学性能。但高温脆性大,有产生裂纹的倾向 锡(Sn):可改善切削性能,但使耐蚀性变坏。
MMP铝料合并及成Biblioteka Baidu控制
美国与日本铝合 金牌号与成份
各系铝合金的性能比较
铝合金主要分为铝硅系列合金,铝铜硅系列合金,铝镁系 列合金。由于各种合金的性能不相同,所以在选择使用合 金材料时可根据产品的性能要求来选择 铝硅系列合金:这类合金含硅量在共晶点附近,流动性 好,具有优良的铸造性能,适合压铸大型,薄壁,复杂性 装铸件。没有热脆性,不易产生裂纹,致密性好,耐蚀 性,导热性好,热膨胀小。 铝硅铜系合金:此类合金是最广泛使用的压铸铝合金,具 有最好的综合性性能。铸造性能好,机械性能好,适合于 压铸汽车,摩托车零件,电子通讯设备零件,仪表零件, 机械零件,电动工具零件等。 铝镁系合金:这类合金具有最佳强度,塑性,耐蚀性和表 面质量好的综合性能。但压铸性能较差,凝固收缩量和热 膨胀系数大。适合于高强度下工作的零件,如飞机,管接 头,家电产品零件,海上用具等。
热压室压铸机与冷压室压铸机
§ 热室压铸机的压射室与熔炉是连接在一起的,工作 时压射室浸在合金液中工作,始终处于热态。金属 液在重力和真空力的作用下,自动补充进压射室, 所以工作循环周期短,生产效率高。由于金属液从 液面下进入压室的。比重较轻的料渣不易进入压室。 金属液与空气的接触机会也大大减少,料管在保温 状态下工作,金属液在流动中不易冷却,故压铸件 的质量很高。但由于热室压铸机工作条件恶劣,受 制作材料的限制,只能压铸熔点较低的合金,如 锌,镁,锡,铅
MMP现有铝料种类
1.BU01005参照GM铝料标准GMW5(DIN 1725),同时适用于标准DIN 1706;非CONTITECH&GM客户产 品使用时,Cr成份不要求,Other total要求0.50%max。 2. BU01013(413修订)材料成分中,其它杂质总含量要求0.25%Max,其中单一杂质的含量不超过 0.05%Max。 3. 在Reference Standard 一栏中为最新的标准,GMW5 (DIN 1725)为GM客户指定标准。
二元合金相图
金属A
B金属,%
金属B
相图的解读
合金的性能和相图的关系
合金的力学性能和物理性能
相图反映出不同成分合金室温时的组成相和平衡组织,而 组成相的本质及其相对含量、分布状况又将影响合金的性 能。图2.18示意表明了相图与合金力学性能及物理性能的 关系。图形表明,合金组织为两相混合物时,如两相的大 小与分布都比较均匀,合金的性能大致是两相性能的算术 平均值,即合金的性能与成分呈直线关系。此外,当共晶 组织十分细密时,强度、硬度会偏离直线关系而出现峰值 (如图中虚线所示)。单相固溶体的性能与合金成分呈曲 线关系,反映出固溶强化的规律。在对应化合物的曲线上 则出现奇异点。
与浇铸的全过程,对防止针孔、夹杂、欠铸、裂纹、气孔以
及缩松等 铸造缺陷起着重要的作用。
n 铝合金熔炼中使用的溶剂种类很多,可分为覆盖剂,造渣
剂,净化剂,变质剂
覆盖剂:可在熔炼过程构成一层液态保护层使金属不氧
以上的数据仅为参考数据,实际生产中可能浇注温度有偏差。因为高温高压对 压铸模具的寿命由很大的影响,所以实际生产中,在保证产品品质(冷格,流 纹,发黑)OK的情况下尽量选择较低的浇注温度。但温度又不能过低,过低 的温度则不能保证合金液的流动性能。
铝合金液易出现的问题
w 氧化:铝及其合金液与空气接触很容易生成一层氧化膜Al2O3。铝体 表面的氧化膜虽有保护作用,但如因搅拌,翻滚而被破坏时,氧气进 入熔体中,不易去除,一则Al2O3不易还原,二则它的比重和熔体差 不多,悬浮在熔体中,容易随熔体进入铸件中。
w 结渣:铝合金液对坩埚炉衬之间发生反应而产生结渣。在铸件的切削 面上肉眼看到一些芝麻大小的黑色,灰色粒子。有非金属氧化物,金 属性渣(Si)或金属化合物,复合性结渣,偏析性结渣。
w 增铁:铝液与坩埚,浇勺,模具有一定的溶蚀作用,导致增铁,因炉 料中含铁量远远大于新料规定的含铁量
铝合金熔炼与浇注
n 合金的熔炼与浇注是铸造生产中主要环节。严格控制熔炼
铝合金
Page2:冷室压铸机与热压室压铸机的比较 Page3:冷室压铸机与热压室压铸机的典型结构 Page4:铝合金的定义与特性 Page5:铝合金比纯铝的优势与应用 Page6:铝合金中各种金属元素的作用 Page7: MMP现有铝料种类 Page8:MMP铝料合并及成分控制 Page9:部分国家铝合金成分对照表 Page10:美国与日本合金牌号对照表 Page11:各系铝合金的性能比较 Page12:二元合金相图 Page13:相图的解读 Page14:合金的性能和相图的关系 Page15:合金性能与相图关系示意图 Page16:各种合金的使用温度 Page17:铝合金液易出现的问题 Page18:铝合金熔炼与浇注 Page19:MMP使用熔炉 Page20:MMP使用除气试验设备 Page21:铝硅合金变质金相 Page22: W0915金相分析 Page23:关于B390料
图2.19 合金的铸造性能与相图关系示意图
各种合金的使用温度
1. A380, AlSi9Cu3 ,AlSi9Cu3(Fe)已经并为一种料,,固相线温度479℃,液 相线温度578℃,浇注温度670℃
2. ADC12,XK360相当于AlSi10Mg,固相线温度555℃,液相线温度595℃, 浇注温度700℃
Ÿ 铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类,各种类均有各自的使 用范围,并有各自的代号,以供使用者选用。铝合金仍然保持了 质轻的特点,但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三 个方面:一是作为受力构件;二是作为门、窗、管、盖、壳等材 料;三是作为装饰和绝热材料。利用铝合金阳极氧化处理后可以 进行着色的特点,制成各种装饰品。铝合金板材、型材表面可以 进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工,制成各种装饰板材、 型材,作为装饰材料。
3.413, AlSi12(Fe), AlSi12(Cu), AlSi12固相线温度529℃,液相线温 度570℃,浇注温度700℃
5.B390,固相线温度505℃,液相线温度650℃,浇注温度720℃
6.MMP已经将很大一部分铝料合并,并且合并仍然在继续,其他部分未提及 的合金已经合并到上述经常使用的合金种类中。
§ 冷室压铸机压射室与熔炉是分开的,所以循环周期 较长,效率低。但是由于压射室与金属液接触时间 短,因此可以承受熔点高的金属液,可以压铸熔点 高的合金,如铜,镁,铝合金等。
两种压铸机的典型结构
各种合金的性能比较
§ 锌合金:压铸性能好,铸件表明光滑,尺寸精度高。浇注温度低,模具寿命 长。力学性能也较高,特别是抗压和耐磨性好。能很好的接受表面处理,如 电镀,喷涂,喷漆。但易老化,工作范围窄。温度低于0度,冲击韧性急剧降 低。温度升高,力学性能下降,且易发生蠕变。另外密度大,航空,电子, 仪表很少采用。尺寸变化也是锌合金铸件的重要问题。
合金的铸造性能 图2.19表示了合金铸造性能与相图的关系。液相线与固相 线间隔越大,流动性越差,越易形成分散的孔洞(称分散 缩孔,也称缩松)。共晶合金熔点低,流动性最好,易形 成集中缩孔,不易形成分散缩孔。因此铸造合金宜选择共 晶或近共晶成分,有利于获得健全铸件
合金性能与相图关系示意图
图2.18 合金的使用性能与相图关系示意图
铝合金的定义与特性
n 以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、 锰,次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。
n 铝合金有良好的压铸性能,密度较锌合金小,比强度大,高 温力学性能也很好,在低温下工作时,同样保持良好的力学性 能(尤其是韧性)。铝的表面有一层与铝结合得很老且致密的 氧化膜,故大部分铝合金在淡水、海水、浓硝酸、硝酸盐、汽 油以及各种有机物中均有良好的耐蚀性。但是这层氧化膜能被 氯离子和碱离子所破坏,因此,铝在碱,碳酸盐,盐酸以及卤 化物中很快被腐蚀。氧化铝膜的化学稳定性和熔点都很高,高 温工作时仍有良好的抗蚀性和抗氧化性。导电性和导热性能都 很好,并且还具有良好的切削性能。铝硅系合金易粘模。纯铝 由于铸造性能差,容易氧化,压铸过程中容易发生粘模现象, 很少用于压铸。但是由于纯铝能够满足电动机的电性能方面的 要求,所以也常用来压铸电动机转子。
§ 镁合金:密度小,力学性能好。熔点低,凝固快,凝固收缩小,不腐蚀钢质 模具。比强度高于铝合金,但是屈服强度低于铝合金,承受载荷的能力稍差。 有良好的刚度和减震性,在承受冲击时,能吸收较大的冲击能量,可作产品 外壳可减少噪声传递。镁合金压铸时易产生缩松和热裂。在低温下仍有良好 的力学性能,可制造低温零件。抗蚀性较低,故通常进行表面氧化处理和涂 漆保护。具有优良的脱模性能,与铁亲和力小,即使采用较小的出模角度也 不会产生粘模现象。模具寿命比铝合金长,比铝合金高4~5倍,并且成分和尺 寸稳定性也好,同时具有良好的切削加工性。具有较高的氧化活性,易氧 化,严重时导致燃烧。(加铍,700度以下不燃烧)。
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