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鋁型材鑄造技術化學成份及物理特性分析

作者: 時間:2019-10-0592 次瀏覽


鑄造鋁(Al)型材是在純鋁的基礎上加入其他金屬或非金屬元素 , 不僅能保持純鋁的基本性能 , 而且由于合金(alloy)化及熱處理的作用 , 使鋁型材具有良好 的綜合性(integrity)能。紡織鋁配件強度是產品設計時必須考慮的重要因素,成其是鋁合金組件作為組件時,應根據所承受的壓力,選擇適當的合金。純鋁強度更低,而2系及7系熱處理型合金度更高,硬度和強度有一定的下相關系。鋁及鋁型材在工業上占有重要的地位 , 大量用于軍事、工業、農業和交通運輸等領域 , 也廣泛用作建筑結構材料、家庭生活用具和體育用品等。
在這類合金中 Si 是主要合金化元素 , Si 改善合金的流動性 , 降低(reduce)熱裂傾向 , 更大化減少疏松 , 提高氣密性。這類合金具有好的耐腐蝕性能和中等的機加工性能 , 具有中等的強度(strength)和硬度(Hardness) , 但塑性較低。 按合金中的 Si 包含比重多少 , 該系合金可分為共晶鋁(Al)硅合金 (ZL102 、 YL102 、 ZL108 、 YL108 和 ZL109) 、過共晶鋁硅合金 ( ZL1l7 和 YL1l7) 和亞共晶鋁硅合金 ( 其余合金 ) .
ZLI02是典型的二元共晶鋁(Al)硅(silicon)合金(alloy) , 合金中 Si 的質量分數為 10%-13% , 該合金具有優良的 鑄造性能 , 但力學性能和切削加工性能較差。汽車鋁材為了促進鋁的消費,許多成立了鋁的相關組織,并將汽車用鋁的應用寫入有關的政策法規。日本鋁業協會還專門成立了汽車用鋁委員會。隨著世界汽車輕量化進程的加快,汽車市場競爭國際化日趨激烈,國產汽車要達到國外同類車水平,汽車用鋁增加是必然趨勢。今后鋁合金的用量將隨著各類汽車產量的上升而增加,必將給我國鋁工業提供廣闊的市場,帶來發展機遇。為了改善ZL102合金的室溫和高溫力學性能 , 加入一定量的 Mg, Cu 和 Mn, 成為ZL108合金 , 使熱膨 脹系數小 , 抗磨擦性能提高。ZL109也是共晶鋁硅合金 , 與ZL108合金相比 , 降低(reduce)了 Cu 含量 , 提高了 Mg 含量 ,并且用 Ni 代替 Mn, 合金具有更好的耐熱性。ZL108 和 ZL109合金廣泛地用做內燃機的活塞(piston)。YL102 和 YL108主要用作壓鑄合金。
亞共晶鋁硅合金(alloy)中屬Al-Si-Mg系的合金有ZL101 、 ZL101 A 、 ZL104 、 YL104 、 ZL114A 、 ZLl15 和 ZL1l6。這類合金在成分上的主要區別是 :ZL104合金加入了 Mn,ZL115合金加入了 Zn 和他 ,ZL1l6合金加入了 Ti 和 Be,ZL101A 和 ZL114A合金是用高純度的精鋁作原料(raw material) , 更大化減少雜質包含比重。這類合金具有良好的鑄造性能 , 中等的力學性能和良 好的抗腐化侵蝕 性能 , 在工業中應用廣泛(extensive)。屬于Al-Si-Cu系的合金有ZL105 、 ZL105A 、 ZL106 、 ZL11O 、 ZL111 、 ZL107 、 YL112 和 YL113。前五個合金含有 Mg, 后三個合金無 Mg, 但 Cu 含量偏高。此外 在ZLI06和ZL111合金中還加入了少量的 Mn 和 TicZL110合金的 Cu 含量高 , Mg 含量低。 Al-Si- Cu 系合金具有良好的鑄造性能 , 中等的力學性能 , 抗腐蝕性能與 Al-Si-Mg 系合金相比較差 ,YL112 和 YL113合金主要用作壓鑄合金 , 其他合金用于砂型鑄造、金屬型鑄造和精密(precise)鑄造等。
過共晶鋁(Al)硅合金(alloy)中 Si 的質量分數一般超過 15% 。鋁梯安全導軌超寬壁厚3mm,承受600kg集中載荷無變形,非對稱前艙防止誤操作。美國的 390. 0 合金、德國的 KS281 合金和我國的 YL117 合金中 Si 的質量分數為 18% 左右 ; 我國的 ZL117 合金、德國的 KS280 合金中 Si 的質量分數為 21% 左右 ; 德國的 KS282 合金中 Si 的質量分數為 24% 左右。這類合金隨著 Si 含量的增加 , 密度(單位:g/cm3或kg/m3)減小 , 熱膨脹(inflate)系數降低(reduce) , 硬度、耐磨耗性和體積穩定性(The stability of)相應提高 , 主要用作活塞材料 , 其主要不好的地方是難于機加工 , 對刀具的要求嚴格。