鋁合金中各種元素對鋁合金旋鈕性能的影響
銅元素:當鋁銅合金的富鋁部分為548時,銅在鋁中的溶解度為5.65%,當溫度降至302時,銅的溶解度為0.45%。銅是一種重要的合金元素,具有一定的固溶強化作用。此外,時效析出的CuAl2具有顯著的時效強化作用。鋁合金中的銅含量通常為2.5%~5%,當銅含量為4%~6.8%時,強化效果好,因此大多數鋁合金旋鈕的銅含量都在這個范圍內。
硅元素:在共晶溫度577時,硅在Al-Si合金體系固溶體中的溶解度為1.65%。雖然溶解度隨溫度降低而降低,但這種合金通常不能通過熱處理來強化。Al-Si合金具有優異的鑄造性能和耐腐蝕性。如果鎂和硅同時添加到鋁中以形成鋁鎂硅合金,則強化相為MgSi。鎂與硅的質量比為1.73:1。在設計Al-Mg-Si合金體系的組成時,應根據該比例在基體上配置鎂和硅的含量。一些Al-Mg-Si合金,為了提高強度,添加適量的銅,同時添加適量的鉻,以抵消銅對耐腐蝕性的不利影響。
鋁合金旋鈕在Al-Mg2Si合金體系平衡相圖的富鋁部分,Mg2Si在鋁中的溶解度為1.85%,并且隨著溫度的降低,減速度很小。在變形鋁合金中,單獨添加到鋁中的硅限于焊接材料,添加到鋁的硅也具有一定的強化效果。
鎂元素:盡管Al-Mg合金體系平衡相圖中富鋁部分的溶解度曲線表明,鎂在鋁中的溶解度隨溫度大大降低,但大多數工業變形鋁合金中的鎂含量低于6%,硅含量也較低。這種合金不能通過熱處理強化,但具有良好的焊接性、耐腐蝕性和中等強度。鎂在鋁上的強化是明顯的,每增加1%鎂的拉伸強度就增加約34MPa。如果添加的錳少于1%,則可以補充強化效果。因此,添加錳可以降低鎂含量和熱裂傾向。此外,錳可以使鋁合金旋鈕均勻沉淀,提高耐蝕性和焊接性能。
錳元素:在658的共晶溫度下,錳在Al-Mn合金體系水平平衡相圖的固溶體中的溶解度為1.82%。合金的強度隨著溶解度的增加而增加。當錳含量為0.8%時,伸長率達到大值。Al-Mn合金是一種非時效硬化合金,即不能通過熱處理進行強化。
錳可以阻止鋁合金的再結晶過程,提高再結晶溫度,顯著細化再結晶晶粒。再結晶晶粒的細化主要由MnAl6化合物的分散顆粒阻止。MnAl6的另一個功能是溶解雜質鐵并形成(Fe,Mn)Al6,減少鐵的有害影響。錳是鋁合金的一種重要元素,可單獨添加以形成Al-Mn二元合金,通常與其他合金元素一起添加。因此,大多數鋁合金都含有錳。