怎样提高铝合金延伸率

它们都属于金属材料的常用力学性能指标。

强度的指标分抗拉强度和屈服强度，抗拉强度是指材料抵抗断裂的能力，材料拉力超过它就会断裂；屈服强度是指材料抵抗变形的能力，材料在拉力大于它时就会产生变形。

延伸率也叫伸长率，它是材料的塑性指标，延伸率越大说明材料的延展性能越好。

铸造铝合金一般牌号都可以达到7%延伸率的要求。

工艺注意：尽量采用金属型铸造、低压铸造工艺。

具体：

(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4%～13%。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。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。

在国标GB/T 15114-2009 《铝合金压铸件》及日本工业标准JIS 5302-2006 《铝合金压铸件》中注明的各牌号的压铸铝合金中，对于力学性能的数值基本上都是标注的最小值，但国标中的YL117及日本工业标准中的ADC14却例外，标注的伸长率是<1%，这两种合金都是属于Al-Si-Cu-Mg系合金，Si的含量比较高，占16~18%，属于高硅合金。这些硅在合金中多数以共晶硅及过共晶硅的形态存在，这些长针状及块状的共晶硅及过共晶硅会极大地影响合金的伸长率，如果不进行变质处理而采用常规的熔炼工艺，这种合金的伸长率根本达不到1%以上，而这种合金的耐磨性及弹性极限应力高，所以常被应用在一些特殊的场合，例如汽车的自动变速器用油泵体、轴承座、车载空调压缩机轴承座、车载空调汽缸体等。

1、金属元素：铜元素的影响

铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着显著的时效强化效果。铝板中铜含量通常在2.5%-5%，铜含量在4%——6.8%时强化效果较好，所以大部门硬铝合金的含铜量处于这范围。

2、金属元素：硅元素的影响

Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部门Mg2Si在铝中的较大溶解度为1.85%，且随温度的降低而减速小，变形铝合金中，硅单独加入铝板中只限于焊接材料，硅加入铝中亦有一定的强化作用。

3、金属元素：镁元素的影响

镁对铝的强化是显著的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高瞻远34MPa。假如加入1%以下的锰，可能增补强化作用。因此加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Al8化合物平均沉淀，改善抗蚀性和焊接机能。

4、金属元素：锰元素的影响

锰在固溶体中的较大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8%时，延伸率达较大值。Al-Mn合金长短时效硬化合金，即不可热处理强化。

5、金属元素：锌元素的影响

Al-Zn合金系平衡相图富铝部门275时锌在铝中的溶解度为31.6%，而在125时其溶解度则下降到5.6%。锌单独加入铝中，在变形前提下对铝合金强度的进步十分有限，同时存在应力侵蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。

6、金属元素：铁和硅的影响

铁在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系锻铝合金中，硅在Al-Mg-Si系锻铝中和在Al-Si系焊条及铝硅锻造合金中，均作为合金元素加的，在基它铝合金中，硅和铁是常见的杂质元素，对合金机能有显著的影响。它们主要以FeCl3和游离硅存在。在硅大于铁时，形成β-FeSiAl3(或Fe2Si2Al9)相，而铁大于硅时，形成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。当铁和硅比例不当时，会引起铸件产生裂纹，铸铝中铁含量过高时会使铸件产生脆性。

7、金属元素：钛和硼的影响

钛是铝合金中常用的添加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中间合金形式加入。钛与铝形成TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化锻造组织和焊缝组织的作用。Al-Ti系合金产生包反应时，钛的临界含量约为0.15%，假如有硼存在则减速小到0.01%。

8、金属元素：铬和锶的影响

铬在铝板中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力侵蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性，使阳极氧化膜呈黄色，铬在铝合金中的添加量一般不超过0.35%，并随合金中过渡元素的增加而降低，锶对挤压用铝合金中加入0.015%——0.03%锶，使铸锭中β-AlFeSi相变成汉字形α-AlFeSi相，减少了铸锭平均化时间60%——70%，进步材料力学机能和塑性加工性改善制品表面粗拙度。对于高硅(10%——13%)变形铝合金中加入0.02%——0.07%锶元素，可使初晶减少至较低限度，力学机能也明显进步，抗拉强度бb由233MPa进步到236MPa，屈服强度б0.2由204MPa提高到210MPa，延伸率б5由9%增至12%。在过共晶Al-Si合金中加入锶，能减小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工机能，可顺利地热轧和冷轧。

硅(Si)是改善流动性能的主要成份。从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。但结晶析出的硅(Si)易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。另外，硅(Si)可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。

在铝合金中固溶进铜(Cu)，机械性能可以提高，切削性变好。不过，耐蚀性降低，容易发生热间裂痕。作为杂质的铜(Cu)也是这样。

镁(Mg)

铝镁合金的耐蚀性最好，因此ADC5、ADC6是耐蚀性合金，它的凝固范围很大，所以有热脆性，铸件易产生裂纹，难以铸造。作为杂质的镁(Mg)，在AL-Cu-Si这种材料中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准在0.3%以内。

铁(Fe)

杂质的铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细，不能说是有害成份。含量低于0.7 %则有不易脱模的现象，所以含铁(Fe)0.8 ~ 1.0 %反而好压铸。含有大量的铁(Fe)，会生成金属化合物，形成硬点。并且含铁(Fe)量过1.2 %时，降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命。

镍(Ni) 和铜(Cu)一样，有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。想要改善高温强度耐热性，有时就加入镍(Ni)，但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响

锰(Mn)

能改善含铜(Cu)，含硅(Si)合金的高温强度。若超过一定限度，易生成Al-Si-Fe- P+o { T*T fX

Mn四元化合物，容易形成硬点以及降低导热性。锰(Mn)能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe)，形成(Fe，Mn)Al6减小铁的有害影响。锰(Mn)是铝合金的重要元素，可以单独加入Al-Mn二元合金，更多的是和其他合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰(Mn)。

锌(Zn)

若含有杂质锌(Zn)，高温脆性大，但与汞(Hg)形成强化HgZn2对合金产生明显强度作用。JIS中规定在1.0%以内，但外国标准有到3%的，这里所讲的当然不是合金成份的锌(Zn)，而是以杂质锌(Zn)的角色来说，它有使铸件产生裂纹的倾向。

铬(Cr)

铬(Cr)在铝中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会增加淬火敏感性。

钛(Ti)

在合金中只需微量可使机械性能提高，但导电率却下降。Al-Ti系合金产生包晶反应时，钛(Ti)的临界含量约为0.15%，如有硼存在可以减少。

在铝合金中有时还存在钙(Ca)，铅(Pb)，锡(Sn)等杂质元素。这些元素由于熔点高低不一，结构不同，与铝(Al)形成的化合物亦不相同，因而对铝合金性能的影响各不一样。钙(Ca)在铝中固溶度极低，与铝(Al)形成CaAl4化合物， 钙(Ca)能改善铝合金切削性能。铅(Pb)，锡(Sn)是低熔点金属，它们在铝(Al)中固溶度不大，降低合金强度，但能改善切削性能。

锌合金当中各项主要元素及微量元素对铸造性能和铸件性能的影响

铝(Al)

它是主要成份，有改善机械性能，提高流动性的作用，能防止铁(Fe)的侵蚀和腐蚀。超过4.5%会变脆，低于3.5%强度，硬度会降低，流动性变差。

铜(Cu)

铜(Cu)含量超过1.25%可以明显增加合金的强度与硬度。但Al-Cu的析出，压铸铸后会收缩，继而转为膨胀，使铸件尺寸不稳定。

镁(Mg)

为抑制晶粒间的腐蚀而加入少量的镁(Mg)，镁(Mg)的含量超过了规定值，就会使流动性变差，并且也容易产生热脆性，冲击值也降低。

铅(Pb) 锡(Sn) 镉(Cd)

铅(Pb)含量的增加可以降低锌(Zn)的硬度，增加锌(Zn)的溶解度，但是在含铝(Al):o _l S%E

的锌合金中，铅(Pb)，锡(Sn)，镉(Cd)任意一种超过规定量，都会产生腐蚀。这种腐蚀是不规则的，经过某段时间以后才产生，而且在高温，高湿气氛下，腐蚀得特

铁(Fe)

铁(Fe)虽然能明显提高锌(Zn)的再结晶温度，减缓再结晶的过程，但是在压铸熔炼当中，铁(Fe)来自铁坩埚，鹅颈管和熔化用具，固溶于锌(Zn)，铝(Al)所带的铁(Fe)是极微量的，超过了固溶限的铁(Fe) 会以FeAl3 结晶出来。(Fe)所造成的缺陷多生成渣滓以FeAl3的化合物浮起。铸件变脆，机加工性能变差。铁的流动性会影响铸件表面的光滑度。