请问铸造铝合金各种元素的作用及特点

学性能主取于硅相

硅（Si）是Al-Si合金组织中的第二相，随着i质量分数的提高，大大改善了合金的铸造性能。在A356合金中，Si质量分数为6.5%~7.5%，Si含量偏上限（7.5%），有利于提高流动性。文献研究表明，Si相形态、大小、分布对力学性能的影响，远大于枝晶的二次臂间距，Si相的形态对力学性能的影响，与铸铁中的石墨相似，当以针片状存在时，可以看作是材料失效的裂纹源。通过改变Si相的形态，可大大提高合金的力学性能分

①硅：硅可以使铝合金流动良好,并能减少缩孔改善耐压性.另外可以改善焊接性,减小热膨胀系数,大量添加虽能提高耐磨性,但切削性会变差. ②铜：铜可以改善铝合金的机械性质和切削性,但是耐腐蚀性和熔汤流动性变差,引起热间断裂. ③铁：少量的铁可以减少铝合金的缩孔、使结晶细微化,但是机械性质普遍降低.特别是合金中硅的含量超过5%以上时会产生三元化合物,组织变粗变脆. ④锰：锰对铝合金的结晶细微化和防止缩孔都有效果,但其添加量要根据合金中铁的含量来变化,否则会产生粗大的初晶、机械性能显著下降. ⑤镁：镁可以改善铝合金的机械性质和切削性,但是熔汤流动性和耐压性变差,热间断裂也显著增加.对于含硅的合金而言,随着Mg2Si 的析出硬化可以改善机械性质.另外含镁8%以上的合金热处理后可以改善机械性质. ⑥镍：镍可以改善铝合金高温中的机械性质.但是添加量超过5%以上时铝合金容易产生缩孔. ⑦钛：添加少量的钛可以使铝合金的结晶细微化、改善机械性质. ⑧锌：锌和镁一起添加可以改善铝合金的机械性质,但是耐腐蚀性下降, 而且添加量过多的话容易产生缩孔. ⑨铍：铍会先氧化,在熔汤表面生成稳定的保护皮膜,因此可以防止Al-Mg 系列合金熔解时的氧化,阻止生成沉淀物,改善机械性质和熔汤流动性.

铜元素

铝铜合金富铝部分548时，铜在铝中的最大溶解度为 5.65%,温度降到302时，铜的溶解度为0.45%。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有着明显的时效强化效果。铝合金中铜含量通常在2.5% ~ 5%，铜含量在4%~6.8%时强化效果最好，所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。铝铜合金中可以含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。

硅元素

Al—Si合金系富铝部分在共晶温度577 时，硅在 固溶体中的最大溶解度为1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少，介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。设计Al-Mg-Si系合金成分时，基体上按此比例配置镁和硅的含量。有的Al-Mg-Si合金，为了提高强度，加入适量的铜，同时加入适量的铬以抵消铜对抗蚀性的不利影响。

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

镁元素

Al-Mg合金系平衡相图富铝部分尽管溶解度曲线表明，镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在大部分工业用变形铝合金中，镁的含量均小于6%，而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的，但是可焊性良好，抗蚀性也好，并有中等强度。镁对铝的强化是明显的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高瞻远34MPa。如果加入1%以下的锰，可能补充强化作用。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化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。

锰元素

Al-Mn合金系平平衡相图部分在共晶温度658时，锰在 固溶体中的最大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8%时，延伸率达最大值。Al-Mn合金是非时效硬化合金，即不可热处理强化。锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。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，形成（Fe、Mn）Al6，减小铁的有害影响。锰是铝合金的重要元素，可以单独加入形成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰。

锌元素

Al-Zn合金系平衡相图富铝部分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，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，对合金产生明显的强化作用。Mg/Zn2含量从0.5%提高到12%时，可明显增加抗拉强度和屈服强度。镁的含量超过形成Mg/Zn2相所需超硬铝合金中，锌和镁的比例控制在2.7左右时，应力腐蚀开裂抗力最大。如在Al-Zn-Mg基础上加入铜元素，形成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基强化效果在所有铝合金中最大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金材料。

铁和硅

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系焊条及铝硅铸造合金中，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，对合金性能有明显的影响。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。

钛和硼

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，起细化铸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%，如果有硼存在则减速小到0.01%。

铬

铬在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常见的添加元素。600℃时，铬在铝中溶解度为0.8%，室温时基本上不溶解。铬在铝中形成（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

锶是表面活性元素，在结晶学上锶能改变金属间化合物相的行为。因此用锶元素进行变质处理能改善合金的塑性加工性和最终产品质量。由于锶的变质有效时间长、效果和再现性好等优点，近年来在Al-Si铸造合金中取代了钠的使用。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，减少了铸锭均匀化时间60% 70%，提高材料力学性能和塑性加工性；改善制品表面粗糙度。对于高硅（10% 13%）变形铝合金中加入0.02% 0.07%锶元素，可使初晶减少至最低限度，力学性能也显著提高，抗拉强度бb 由233MPa提高到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，改善塑性加工性能，可顺利地热轧和冷轧。

锆

锆也是铝合金的常用添加剂。一般在铝合金中加入量为0.1%~0.3%，锆和铝形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒。锆亦能细化铸造组织，但比钛的效果小。有锆存在时，会降低钛和硼细化晶粒的效果。在Al-Zn-Mg-Cu系合金中，由于锆对淬火敏感性的影响比铬和锰的小，因此宜用锆来代替铬和锰细化再结晶组织。

稀土元素

稀土元素加入铝合金中，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化。还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的影响。各种稀土加入量约为0.1%at%为好。混合稀土（La-Ce-Pr-Nd等混合）的添加，使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金时效G?P区形成的临界温度降低。含镁的铝合金，能激发稀土元素的变质作用。

杂质元素

钒 在铝合金中形成VAl11难熔化合物，在熔铸过程中起细化晶粒作用，但比钛和锆的作用小。钒也有细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用。

钙 在铝合金中固溶度极低，与铝形成CaAl4化合物，钙又是铝合金的超塑性元素，大约5%钙和5%锰的铝合金具有超塑性。钙和硅形成CaSi，不溶于铝，由于减小了硅的固溶量，可稍微提高工业纯铝的导电性能。钙能改善铝合金切削性能。CaSi2不能使铝合金热处理强化。微量钙有利于去除铝液中的氢。

铅、锡、铋 元素是低熔点金属，它们在铝中固溶度不大，略降低合金强度，但能改善切削性能。铋在凝固过程中膨胀，对补缩有利。高镁合金中加入铋可防止钠脆。

锑 主要用作铸造铝合金中的变质剂，变形铝合金很少使用。仅在Al-Mg变形铝合金中代替铋防止钠脆。锑元素加入某些Al-Zn-Mg-Cu系合金中，改善热压与冷压工艺性能。

铍 在变形铝合金中可改善氧化膜的结构，减少熔铸时的烧损和夹杂。铍是有毒元素，能使人产生过敏性中毒。因此，接触食品和饮料的铝合金中不能含有铍。焊接材料中的铍含量通常控制在8μg/ml以下。用作焊接基体的铝合金也应控制铍的含量。

钠 在铝中几乎不溶解，最大固溶度小于0.0025%，钠的熔点低（97.8℃）,合金中存在钠时，在凝固过程中吸附在枝晶表面或晶界，热加工时，晶界上的钠形成液态吸附层，产生脆性开裂时，形成NaAlSi化合物，无游离钠存在，不产生“钠脆”。当镁含量超2%时，镁夺取硅，析出游离钠，产生“钠脆”。因此高镁铝合金不允许使用钠盐熔剂。防止“钠脆”的方法有氯化法，使钠形成NaCl排入渣中，加铋使之生成Na2Bi进入金属基体；加锑生成Na3Sb或加入稀土亦可起到相同的作用。

Al-Si-Cu-Mg合金的铸造性能优良,通过热处理可以大幅度提高其力学性能。本文分析了Zn、Cr、Zr微量元素对合金微观组织和力学性能的影响,研究了其强化机理。 在铸造Al-Si-Cu-Mg合金中分别添加微量元素Zn、Cr、Zr以考察它们对微观组织、力学性能的影响。实验发现:0.60%Zn的加入形成了一种含有Cu、Mg、Al的新的粒状化合物,其弥散分布对合金起到了时效强化的作用,同时时效过程中析出的富Zn相可作为θ″非均匀形成位置而诱发其成核,并且这种θ″相的数量也不少,可以对合金起到一定的第二相强化作用。微量元素Cr容易与Mn、Fe等形成弥散相代替其他有害含Fe相,大大减少了不能溶解的含Fe相对基体的割裂作用,同时形成的含Cr相能在固溶阶段溶解在α(Al)中,时效时弥散析出,起到弥散强化作用。加入0.20%Zr的合金中,Zr与Al形成的稳定的β′(Al_3Zr)时效析出相对合金起到了时效强化的作用。

6063铝合金是以镁和硅为主要合金元素的Al-Mg-Si系铝合金. 含有少量的铜,可以在提高合金强度的同时,又能使其抗蚀性不发生明显的改变；添加少量的Mn和Cr,可以Fe的有害作用. 你们元素含量没有什么问题,可能是时效没处理好. 6XXX系铝合金可人工时效的机理已经完全清楚,其过程为 GP区--Mg2Si针状非平衡相--Mg2Si棒状非平衡相--Mg2Si片状非平衡相.在实际生产中,大都在200摄氏度时效2h.采用阶段失效如 160摄氏度X1h+230摄氏度X20min,既能获得高的力学性能又显著缩短时效时间.不过,要求炉子能快速升温,同时需精确控制时效时间,否则,有失效危险.

有影响，铝合金中间的si本来就是起到一个硬化的作用，时效更加是在晶粒中间增加一些析出物，会使延伸率下降很多，一般国产的从15下降到8左右，所以6061t6的材料不适合折弯。binbinmiao@126.com

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。即Si,Fe ,Cu,Mn,Mg,Cr,Ni,Zn,还有Ti,Zr,这是里面常用的合金元素，一般都是执行国标GB-T3190--2008.具体每种材料的合金成分都不一样。按照系列为1,2,3,4，5,6,7，这几个系列，每个系列的又有很大的差别，同一系列基本差不多的。

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10％～25％。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。

100分呢，不少哎~，给你简单解答一下吧，嘿嘿……。

铝中加入其他元素形成的合金称为铝合金，把其他元素加入到铝中称为铝的合金化，铝中常见的合金元素有铜、镁、锌、硅、锰、钛和稀土元素等。这些元素在铝合金里都起到以下作用：

1、固溶强化作用

纯铝通过加入合金元素形成铝基固溶体，起固溶强化作用，使其强度提高，形成无限固溶体或高浓度的固溶体型合金时，不仅能够获得高强度，而且同时获得优良的塑性和压力加工性能，铜、镁、锌、硅、锰在铝中有较大的溶解度，故起较大的固溶强化作用。

2、时效强化作用

铝没有同素异构转变，铝合金的热处理强化主要是通过合金元素在铝中有较大溶解度，并且随温度的降低而急剧减少的特性来进行，这样可以形成过饱和固溶体，在随后时效时产生时效强化。铜、镁、锌、硅、锰在铝中有较大的溶解度，而室温又有很小溶解度，故铝合金加入这些元素。

3、过剩相强化作用

当铝合金中加入的合金元素超过其极限溶解度时，淬火加热时便有一部分不能溶入固溶体，而以第二相出现，这个就是过剩相，过剩相多数为硬而脆的金属间化合物，它们在合金中起阻碍滑移和位错运动的作用，使强度、硬度提高，塑性、韧性下降，铝合金中过剩相数量越多，强化效果越好，合金强度越高，但是过剩相过高时会使铝合金变脆而导致强度急剧降低，如铸造铝合金中的硅就是如此。

4、细晶强化作用

众所周知，金属材料晶粒越细，组织越细，力学性能就越高。所以加入一些能够细化铝合金组织的元素，也能够提高铝合金的力学性能，细化组织包括细化铝合金基体，也包括细化过剩相组织。如铝硅铸造合金中加入微量的钠或锑，少量的锰、铬、钴等元素能够细化晶粒，在提高强度的同时，也提高塑性。再如形变铝合金中添加微量的钛、锆、铍以及稀土元素，他们能够形成难溶化合物，在铝合金结晶时起到非自发形核作用，达到细化组织的目的，从而提高铝合金的强度和塑性。

以上讲解有一些专业术语，不知道你能够看明白不？如果不明白可以看一看《金属学》来理解。

为什么6063铝合金中Si易偏析，而且Si容易

6063铝合金主要合金元素为镁及硅，具有加工性能极佳，优良的可焊性，挤出性及电镀性，良好的抗腐蚀性，韧性，易于抛光，上包膜，阳极氧化效果优良，是典型的挤出合金，广泛应用于建筑型材，灌溉管材，供车辆，台架，家具，升降机，栅栏等用的管，棒，型材6063一般用于建筑型材。 6061铝合金的主要合金元素是镁和硅，并形成Mg2Si相。若含有一定量的锰和铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不使其抗蚀性有明显降低；导电材料中还有少量的铜，以抵消钛及铁对导电性的不良影响；锆或者钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。在Mg2Si中，Mg/Si 比为1.73， 在热处理状态下，Mg2Si固熔于铝中，使合金有人工时效硬化功能。6061要求有一定的强度、可焊性、高抗蚀性的工业结构件。6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材 总体上6061比6063的合金元素含量要多，所以材料强度要高 6005挤压铝型材与管材，用于要求强高大于6063铝合金的结构件，如梯子、电视天线等