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    壓鑄鋁合金分類

    2021-01-08

    壓鑄鋁合金除了具有較好的壓鑄工藝性能及較佳的力學性能外,還需具備以下幾點工藝性能:

    (1)良好的熱塑性流變性能,在過熱度不高及液、固相線溫度附近應具有良好的熱塑性流變性能,以實現複雜型腔的填充,形成良好的鑄造表麵,避免縮孔缺陷的產生。

    (2)較小的線收縮率,避免壓鑄過程產生裂紋和變形,提高製品的尺寸精度。

    (3)較小的凝固溫度區間,便於實現快速同時凝固,減少內部收縮孔洞等缺陷的數量。

    (4)良好的高溫熱強度,避免開模時產生熱裂或嚴重變形。

    (5)較好的鑄件/鑄型界麵性能,與壓鑄模具不發生化學反應、親和力小,避免粘型和鑄件/鑄型界麵發生合金化反應。

    (6)良好的物化性能,在高溫熔融狀態下不易吸氣、氧化,以滿足壓鑄過程長時間保溫的需求。

    按合金成分來分,壓鑄鋁合金可分為Al-Si(Al-Si-Cu、Al-Si-Mg)、Al-Cu、Al-Mg與Al-Zn四個係列, Al-Si壓鑄合金因結晶溫度間隔小、矽相凝固結晶潛熱和比熱容大、線收縮率小、且具有良好的流動性能、充型性能和較小的熱裂、疏鬆傾向,因此應用zui為廣泛。Al-Cu係壓鑄合金雖具有較高的機械力學性能,但Cu元素的加入降低了材料的耐蝕性能,壓鑄製品使用壽命隨之大幅下降,且壓鑄過程易產生偏析、開裂,因此應用範圍較小。

    與Al-Si係壓鑄合金相比,Al-Mg係壓鑄合金鑄造性能差、力學性能波動和壁厚效應大、壓鑄過程易開裂,且應力腐蝕傾向較大;Al-Zn係壓鑄合金雖經自然時效可獲得較佳的力學性能,但其耐蝕性差、易出現熱裂與應力腐蝕,使用較少。表1所示為目前常用壓鑄鋁合金的牌號、化學成分與力學性能,其中尤以Al-SI-Cu係合金應用zui為廣泛,諸如AlSi9Cu3(A380)與AlSi11Cu3(ADC12)。如表1所示,壓鑄鋁合金一般多添加Si、Cu、Mg、Mn、Fe、Ni與稀土元素。

    由於Si元素的凝固潛熱遠大於Al元素,添加適量的Si可提高合金的工藝流動性能,降低熱裂傾向,提高材料的氣密性、耐蝕性與導熱係數,當添加25%的Si元素時,壓鑄合金的凝固體收縮率可降至0,可用於製造活塞等尺寸穩定性要求極高的壓鑄製品。Fe元素可改善脫模性能,一般添加量需>0.6%,過量Fe元素易形成針或片狀β-AlFeSi相,降低合金的塑性,可在提高Fe元素添加含量的同時添加適量Mn元素(≤0.5%),改善合金的脫模性能。加入Cu元素可增強合金的耐蝕性、機械強度與導熱性能,提高合金的工藝流動性、抗蠕變性能、耐疲勞強度與機械加工性能;當Cu作為強化相固溶於鋁基體或以顆粒狀化合物形式存在時,合金的強度、硬度可得到明顯提高,但延伸率略有下降;當Cu形成網狀化合物時,合金的強度、延伸率均大幅下降。

    Mg元素可提高合金的耐蝕性與機械強度,粘膜傾向也會隨之降低,改善合金的機械加工性能。Al-Si-Cu係壓鑄合金材料通常還會添加0.5~1.0%的Sm元素細化共晶矽相的尺寸,降低其二次枝晶臂間距,提高合金的強度與塑性;添加適量的Sr元素(0.02~0.08%)可在改善共晶矽形貌的同時,實現晶粒細化,有效提高壓鑄合金的綜合機械力學性能。1~1.5%含量Ni元素的添加可提高合金的強度、硬度與耐蝕性,明顯減輕合金對模具的損害。目前國內zui常用的壓鑄鋁合金A380通過提高Si、Mn與Mg含量,降低Fe、Cu含量,添加0.04%Sr與0.05%Be元素,延伸率可提高至5.0%以上。

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    壓鑄鋁合金


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