鑄造鋁合金都有哪些分類？

2023-04-24 01:01:29

鑄造鋁合金都有哪些分類？(圖1)

現代鑄造鋁合金按主要加入的元素可分為4個系列，即：鋁硅系、鋁銅系、鋁鎂系及鋁鋅系。對這4個系列，各國都有相應的合金和合金牌號的標記。中國采用ZL+3位數字標記法，第一位數字表示合金系，其中：1表示鋁硅合金系，2表示鋁銅合金系，3表示鋁鎂合金系，4表示鋁鋅合金系，第二、三位數字表示合金序號。中國的幾種典型鑄造鋁合金如表所示，根據合金的使用特性可分為：耐熱鑄造鋁合金、氣密鑄造鋁合金、耐蝕鑄造鋁合金和可焊鑄造鋁合金。
1、鋁-硅系合金
通常硅含量為4%～13%，又稱“硅鋁明”合金。鑄造性能最佳，裂紋傾向性極小，收縮率低，有很好的耐蝕性和氣密性以及足夠的力學性能和焊接性能。此系合金在工業上的應用雖較鋁-銅系合金晚些，但于1920年發現可進行變質處理后，使該系合金的組織和性能得到改善，拓寬了使用范圍，在用量上幾乎占鑄造鋁合金的50%。鋁硅系合金可分為共晶型、亞共晶型、過共晶型和添加銅、鎂、錳等復雜的共晶合金。ZL102合金為典型的二元共晶合金，共晶溫度為577℃，共晶成分為12.6%Si，共晶溫度下α固溶體中溶解1.6%Si，室溫下溶解約0.05%Si；β相為鋁溶于硅中的固溶體，其溶解度極小，因而共晶組織為α+Si兩相組成。多元合金的組織中，除α和硅外，還有θ（CuAl2）、W（AlxMg5Si4）等相（見鋁合金的相）。含銅的鋁硅合金可熱處理強化，但耐蝕性差。合金中硅相的形狀對強度和塑性有顯著的影響，通過變質處理（在熔體中加入鈉或銻），使硅相球化，合金的組織和性能得以改善。過共晶合金中的粗大初晶硅有害于力學性能和切削性能，常加入磷，形成AlP化合物，使初晶硅細化，減少其有害影響。
2、鋁銅系合金
是最早出現的工業鑄造鋁合金。該系合金有高的強度和熱穩定性，但鑄造性和耐蝕性差。銅含量一般低于銅在鋁中的溶解度極限（5.85%），平衡組織中無共晶體，非平衡條件下，可能出現少量共晶體，經固溶處理，使固溶體過飽和，可獲得時效強化效果。合金中加入錳、鈦可使晶粒細化，能補充強化和改善耐蝕性。
3、鋁鎂系合金
該系合金強度高，耐蝕性最佳，密度小，有較好的氣密性。鋁鎂二元鑄造合金，鎂含量高達11.5%，多元合金中的鎂含量一般為5%左右。合金的組織為α+β（Mg5Al8）相組成，熱處理的強化效果不明顯，主要為固溶強化。β（Mg5Al8）相沿晶界呈網狀析出時，抗蝕性和力學性能變壞。為防止β（Mg5Al8）相沿晶界析出，多在固溶狀態下使用。合金中加入硅和錳能改善合金的流動性。
4、鋁鋅系合金
該系合金在鑄造狀態就具備淬火組織特征，不進行熱處理就可獲得高的強度，但合金的密度大，不適宜制作飛機零件。該合金系是在硅鋁明合金的基礎上加鋅而成，因此亦稱“鋅硅鋁明”合金。