杂质对金属的影响

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金属杂质的分析及其在制造中的应用

金属杂质的分析及其在制造中的应用

金属杂质的分析及其在制造中的应用金属杂质是指金属中混杂有其他不应存在于该金属中的元素或化合物。

在金属制造过程中,金属杂质存在的数量和种类对于产品的性能和质量有重要的影响。

因此,金属杂质的分析和控制是现代制造业中不可忽视的一个问题。

一、金属杂质的来源和种类金属杂质的来源主要包括原料、下料方式、生产工艺、使用环境等多个方面。

在原料中,金属杂质可能是从废金属中提炼出来的,或者是从其它金属当中抽出的。

当金属进行下料的时候,也会因为处理方式或者其他作用而导致一些金属杂质的混入。

生产工艺也会因为各种原因导致杂质的混入。

对于一些特殊的环境,例如高温高压,杂质混入的程度可能会大幅度增加。

金属杂质的种类也非常的多,从金属元素到氧化物、碳酸盐等等都有可能作为杂质存在于金属中。

二、金属杂质的分析方法金属杂质的分析方法可以分为物理方法和化学方法两种。

物理方法主要是利用一些金属特性,例如熔点、密度等。

化学方法则是利用化学反应,确定杂质含量和种类。

以下列举一些比较常用的金属杂质分析方法:①X射线荧光光谱分析法:利用样品吸收X射线的能量,并重新发射出光子的特性进行成分分析。

②原子吸收光谱分析法:利用样品吸收或发射特定波长的光的特性进行成分分析。

③扫描电子显微镜分析法:利用扫描电子显微镜对样品表面进行成分分析。

④热重分析法:利用样品在不同温度下的质量变化来判断其成分。

以上仅是部分常用的分析方法,随着技术的不断发展,新的分析方法也会不断涌现。

三、金属杂质的影响金属杂质会对金属的性能和质量产生重要的影响,主要体现在以下几个方面:①强度:金属杂质会显著的降低金属材料的强度。

举个例子,钛合金中杂质含量超过0.1%时,合金的拉伸强度就会急剧下降。

②耐腐蚀性:金属杂质的混入会导致金属的耐腐蚀性明显下降,会使产品在特定环境下失去使用价值。

③加工性能:金属杂质的混入会导致材料的加工性能明显下降,加工难度增大,生产效率降低。

四、金属杂质在生产中的应用虽然金属杂质会为制造过程带来不好的影响,但也有一些情况下利用些许的杂质反而能增加产品的性能。

钢材中的合金与杂质含量对其性能的影响

钢材中的合金与杂质含量对其性能的影响

钢材中的合金与杂质含量对其性能的影响工业纯铁的塑性很好,但强度很低,一般不能满足实际需要。

通常加入Si、Mn等合金钢元素改善钢材性能,以满足实际要求。

另外,钢材在冶炼的过程中不可避免的含有C,S,P等杂质元素。

它们的存在,对钢材的性能也有很大影响。

1 对钢材力学性能的影响1.1 杂质的影响1.1.1 碳的影响碳与铁可以形成一系列化合物:Fe3C,Fe2C,FeC等。

碳能提高钢材的强度和硬度,但会降低钢材的塑性。

碳含量增加0.1%,钢材的抗拉强度可提高70MPa,屈服点提高28 MPa。

含碳量大于6.67%的合金脆性大,不具有实际使用价值。

海洋工程用钢根据碳的含量一般可分为三类(Section 8, API RP-2A-WSD, 1994):①普通钢。

含碳量小于或等于0.4%。

最小屈服应力为280MPA。

②高强度钢。

碳含量为0.45%或更高。

屈服应力在280MPA和360MPA之间。

③对于屈服应力大于360MPA的超高强度钢要限制使用。

1.1.2 硫的影响硫通常以FeS的形式存在于钢材中。

FeS塑性差,熔点低。

钢水结晶时FeS 分布于晶界周围。

在800 0C~1200 0C时,轧制或铸造会导致晶界开裂,此现象即通常所说的钢的热脆现象。

若钢材中有Mn,则可形成高熔点的MnS(1600 0C)。

钢水在结晶时,MnS 呈颗粒分布于晶内,这样就可以大大降低硫的危害。

作为有害杂质,钢材中的硫含量通常限制在≤0.04%。

1.1.3 磷的影响钢材中的磷能全部溶于中,使其在室温下的强度升高,塑性降低,产生冷脆现象。

除上述有害方面外,磷对钢材有很高的强化作用。

磷提高钢材的屈服强度比镍高10倍,比锰高5倍,比铬高5倍,比铜高2.5倍,比硅高2倍,比钛高1.7倍。

磷提高钢材的极限强度比镍高6倍,比锰高5倍,比铬高3倍,比铜高1.1倍,比硅高1.3倍,比钛稍低。

此外,磷、铜共存可大大提高抗腐蚀性。

针对磷使钢脆化,冲击韧性降低,生产中一般把磷控制在0.12%以下。

镍中的杂质-概述说明以及解释

镍中的杂质-概述说明以及解释

镍中的杂质-概述说明以及解释1.引言1.1 概述镍作为一种重要的金属材料,在许多工业领域中具有广泛的应用。

然而,在镍中常常存在着一些不可避免的杂质。

这些杂质可能来自原材料、制造过程中的外界环境、设备和工具的磨损等。

这些杂质的存在对镍的性能和品质产生了不可忽视的影响。

本文将针对镍中常见的杂质展开探讨。

首先,我们将列举出镍中常见的杂质种类,并对其来源、性质进行简要介绍。

其次,我们将重点探讨这些杂质对镍材料性能的具体影响。

例如,一些杂质可能导致镍的机械性能下降,使其强度、韧性等性能受到影响;另一些杂质可能引起镍的腐蚀性增加,降低其使用寿命等。

通过对这些影响的深入分析,我们可以更好地了解杂质对镍性能的影响机制,为解决相关问题提供科学依据。

本文还将讨论杂质控制在镍制备和应用中的重要性。

随着现代工业技术的不断发展,人们对于材料纯度和性能的要求越来越高。

因此,合理控制镍中的杂质含量,保证其在制备和应用过程中的稳定性,具有重要的意义。

在这一部分,我们将讨论一些常用的杂质控制方法,并对其优缺点进行评述,旨在提供一些方法和思路来解决杂质问题。

最后,我们将展望未来关于镍杂质的研究方向。

镍杂质的研究不仅对于镍材料本身具有重要意义,还对于相关工业领域的发展有着深远的影响。

因此,我们将探讨一些可能的研究方向,并对其进行展望。

综上所述,本文将详细介绍镍中的杂质问题,并分析其对镍性能的影响。

通过对杂质控制的讨论,我们可以为制备高质量的镍材料提供参考和思路。

同时,展望未来的研究方向也将为相关领域的学者提供新的研究思路和方向。

1.2文章结构1.2 文章结构本文主要探讨镍中的杂质及其对镍性能的影响。

下面是本文的章节安排和内容概要:第二章:镍中常见的杂质在这一章中,我们将介绍镍中常见的杂质,包括但不限于铁、铜、硫、碳等。

具体分析每种杂质的来源、含量、存在形式和特点,以及对镍材料的影响。

第三章:杂质对镍性能的影响这一章将详细讨论杂质对镍性能的影响。

常存杂质对钢性能的影响

常存杂质对钢性能的影响

常存杂质对钢性能的影响实际使用的钢中,除了含有铁、碳与合金元素外,在冶炼过程中,不可避免地要带入一些杂质(如锰、硅、硫、磷、非金属类杂质以及某些气体,如氮、氢、氧等)。

这些杂质对钢的质量有很大的影响。

1.锰锰在钢中作为杂质存在时,一般均小于0.8%。

它来自作为炼钢原料的生铁及脱氧剂锰铁。

锰有很好的脱氧能力,还能与硫形成mns,以消除硫的有害作用。

这些反应产物大部分进入炉渣而被除去,小部分残留于钢中成为非金属夹杂物。

此外,在室温下锰能溶于铁素体,对钢有一定强化作用。

锰也能溶于渗碳体中,形成合金渗碳体。

但锰作为少量杂质存在时,它对钢的性能影响不显著。

2.硅硅在钢中作为杂质存在时,一般均小于0.4%,它也来自生铁与脱氧剂。

在室温下硅能溶于铁素体,对钢有一定的强化作用。

但硅作为少量杂质存在时,它对钢的性能影响也不显著。

3.硫硫是由生铁及燃料带入钢中的杂质。

在固态下,硫在铁中的溶解度极小,而是以fes的形态存在于钢中。

由于fes 的塑性差,使含硫较多的钢脆性较大。

更严重的是,fes与fe可形成低熔点(985℃)的共晶体,分布在奥氏体的晶界上。

当钢加热到约1200℃进行热压力加工时,晶界上的共晶体已溶化,晶粒间结合被破坏,使钢材在加工过程中沿晶界开裂,这种现象称为热脆性。

为了消除硫的有害作用,必须增加钢中含锰量。

锰与硫优先形成高熔点(1620℃)的硫化锰,并呈粒状分布在晶粒内,它在高温下具有一定塑造性,从而避免了热脆性。

硫化物是非金属夹杂物,会降低钢的机械性能,并在轧制过程中形成热加工纤维组织。

因此,通常情况下,硫是有害的杂质。

在钢中要严格限制硫的含量。

但含硫量较多的钢,可形成较多的mns,在切削加工中,mns能起断屑作用,可改善钢的切削加工性,这是硫有利的一面。

1.磷磷由生铁带入钢中,在一般情况下,钢中的磷能全部溶于铁素体中。

磷有强烈的固溶强化作用,使钢的强度、硬度增加,但塑性、韧性则显著降低。

这种脆化现象在低温时更为严重,故称为冷脆。

元素杂质 13种

元素杂质 13种

元素杂质 13种元素杂质是指在某种物质中存在的非目标元素,它们可能对物质的性质和用途产生影响。

下面将介绍13种常见的元素杂质及其相关信息。

1. 铁杂质铁是地壳中含量最丰富的元素之一,因此在许多物质中都会存在铁杂质。

铁杂质可能对物质的颜色、磁性、强度等性质产生影响。

在某些情况下,铁杂质可以被控制并利用,例如在玻璃制造中添加适量的铁杂质可以改变玻璃的颜色。

2. 铝杂质铝是一种常见的金属元素,其杂质形式存在于许多物质中。

铝杂质可以对物质的导电性、热传导性等性质产生影响。

在一些电子器件制造中,铝杂质的含量需要严格控制,以确保器件的性能稳定。

3. 硅杂质硅是一种广泛存在于地壳中的非金属元素,其杂质形式存在于许多物质中。

硅杂质可以对物质的导电性、光学性质等产生影响。

在半导体材料的制备中,硅杂质的含量需要严格控制,以确保器件的电性能稳定。

4. 硫杂质硫是一种常见的非金属元素,其杂质形式存在于许多物质中。

硫杂质可以对物质的腐蚀性、气味等产生影响。

在石油和天然气开采中,硫杂质的含量需要严格控制,以减少对环境的污染。

5. 氧杂质氧是地壳中含量最丰富的元素之一,因此在许多物质中都会存在氧杂质。

氧杂质可以对物质的化学性质、稳定性等产生影响。

在金属制品的制备中,氧杂质的含量需要严格控制,以确保产品的质量。

6. 碳杂质碳是一种常见的非金属元素,其杂质形式存在于许多物质中。

碳杂质可以对物质的硬度、导电性等产生影响。

在钢铁制造中,碳杂质的含量需要严格控制,以确保钢材的强度和韧性。

7. 氮杂质氮是一种常见的非金属元素,其杂质形式存在于许多物质中。

氮杂质可以对物质的强度、热稳定性等产生影响。

在合金材料的制备中,氮杂质的含量需要严格控制,以确保合金的性能稳定。

8. 锰杂质锰是一种常见的金属元素,其杂质形式存在于许多物质中。

锰杂质可以对物质的磁性、耐磨性等产生影响。

在钢铁制造中,锰杂质的含量需要严格控制,以确保钢材的质量。

9. 镁杂质镁是一种常见的金属元素,其杂质形式存在于许多物质中。

影响金属导电性能的因素有哪些

影响金属导电性能的因素有哪些

影响导电性能的因素有哪些?影响电线电缆导电性能的因素有哪些?1温度:金属的导电性能随温度升高而降低,当温度不是很高(接近于熔点)或很低(接近于绝对零度),电阻率和温度呈下列线性关系:ρ=ρ0[1+α(T-T0)]。

2杂质:金属中含有某些杂质,将使其电阻增大。

杂质对金属电阻的影响,取决于杂质的种类、含量、和杂质在金属中存在的状态,铝、锑、砷、磷、镍、铅等是铜的有害杂质,当砷含量为0.35%时,铜的电阻率将增大50%;铝导体中的主要有害杂质是硅与铁。

3冷变形:弹性变形时对金属电阻影响极小,而塑性变形则使电阻增大,当冷加工变形超过10%,其电阻才明显增大。

对于纯金属,由于冷变形而增加的电阻,一般不大于4%。

电工圆铝杆拉丝前电阻率为0.02801,经过拉丝后,生产成需要规格的电工圆铝线,电阻率采用0.028264。

4热处理(退火):金属经冷变形后,由于金属结晶的变化,抗张强度、屈服强度、弹性增加,而电导系数、伸长率下降,为了提高冷拉铜线的电导系数和柔软性,将线材在一定温度下韧炼,达到提高伸长率和电导系数的目的,电阻可恢复到变形前的水平。

5环境:当环境因素使金属表面产生污染或氧化层以及附有水份、油渍时,金属电阻会增大,在金属表面包覆其他金属的保护层时,电阻可按复合材料原有电阻率的大小及包覆层厚度,通过计算求得。

铜对于某些浸渍剂(例如矿物油、松香复合浸渍剂等)、硫化橡皮有促进老化作用,在此情况下,可在铜线表面镀锡,使铜不直接与绝缘层接触。

导线为什么温度高导电能力下降,而温度低反而强?金属中的电子全部是自由电子,温度越高,金属内部的热运动越剧烈,晶格也越浑乱.对自由电子的阻碍越大.电阻越大. 具体说: 金属导电是由于金属中的自由电子定向运动导致的。

金属中的除自由电子外的原子实也在其位置附近振动,这种振动的剧烈程度与金属的温度有关,温度越高,振动越剧烈。

同时自由电子与这种原子实之间的碰撞机会就越大,也就越阻碍电子的定向运动,也就是电阻增大了。

微量杂质元素对铜性能的影响

微量杂质元素对铜性能的影响2010-08-10 12:15:01| 分类:铜合金产品及行业 | 标签:微量杂质元素对铜性能的影响铜合金元素| 微量杂质元素对铜性能的影响许多微量杂质元素对纯铜的性能有很大的影响,表现在导热、导电及塑性变形的变化。

下面详细叙述了杂质元素对纯铜的影响。

1)氧氧几乎不固溶于铜。

含氧铜凝固时,氧以(Cu十Cu2O)共晶体的形式析出,分布于铜的晶界上。

当含氧极低时,只见铜晶粒,随着含氧量的升高则依次出现含Cu2O的亚共晶体、共晶体与过共晶体。

氧对铜的塑性变形性能的影响很大。

根据Cu—O二元相图,氧与铜的共晶体为Cu20,由于其共晶温度很高,对热变形性能不产生影响。

但共晶中的化合物Cu20硬而脆,以粒状形态分布于铜晶粒内或晶界上,致使金属发生“冷脆”,冷变形产生困难。

因此,铜中的氧含量要严格控制,一般最大允许含量为0.02~0.1%,故在铸造铜的过程中需加入脱氧剂。

的脱氧剂可采用P、Ca、Si、Li、Be、A1、Mg、Zn、Na、Sr、B等。

磷是最常用的,但当含磷达0.1%时,虽不影响铜的力学性能,却严重地降低铜的电导率。

对于高导铜,磷含量不得大于0.001%。

工业中还生产出一种不含氧的紫铜,即为无氧铜。

无氧铜具有较高的导电性、延展性和气密性,低氢脆倾向,在电力电子领域受到青睐,如制作电线电缆、电机换向器、高真空电子装置等。

有些紫铜还特意保留一定量的氧,—方面它对铜性能的影响不大,另一方面Cu2O 可与Bi、Sb、As等杂质起反应,形成高熔点的球状质点分布于晶粒内,消除了晶界脆性。

氧对铜的力学性能影响见下表,由表6.2可知,氧稍微提高铜的强度,但降低铜的塑性和疲劳极限,氧对铜的电导率影响不大。

氧与其他杂质共存时则影响极为复杂,例如微量氧可氧化高纯铜中的痕量杂质Fe、Sn、P等,提高铜的电导率,若杂质含量较多,则氧的这种作用就显不出来。

氧能部分削弱Sb、Cd对铜导电性的影响,但不改变As、S、Se、Te、Bi等对铜导电性的影响。

铝合金杂质元素

铝合金杂质元素铝合金是一种金属合金,通常包含铝和其他金属元素,如铜、镁、锌等。

这些金属元素在铝合金中具有一定的含量,对铝合金的性能和应用有着重要的影响。

然而,在铝合金的制造过程中,可能会引入一些杂质元素,这些元素可能会对铝合金的性能产生不利影响。

下面将对铝合金中的杂质元素进行详细描述。

一、铁铁是铝合金中常见的杂质元素之一。

在铝合金的制造过程中,原料或设备中可能会引入铁元素。

铁在铝合金中会形成硬质点,降低合金的塑性和韧性。

同时,铁与铝在熔炼过程中会形成低熔点化合物,导致合金中出现热裂纹。

因此,为了提高铝合金的性能,需要控制铁的含量。

二、硅硅也是铝合金中常见的杂质元素之一。

硅在铝合金中会形成硬质点,降低合金的塑性和韧性。

此外,硅还可以与铝形成化合物,导致合金中出现热裂纹。

因此,在铝合金的制造过程中,需要控制硅的含量。

三、铜铜在铝合金中是一种重要的合金元素,但过量的铜也会对铝合金的性能产生不利影响。

铜在铝合金中会形成硬质点,降低合金的塑性和韧性。

此外,铜还可以与铝形成化合物,导致合金中出现热裂纹。

因此,在铝合金的制造过程中,需要控制铜的含量。

四、其他杂质元素除了上述常见的杂质元素外,铝合金中还可能含有其他杂质元素,如镁、锌等。

这些元素在铝合金中含量过低时,对合金性能影响不大,但含量过高时,会对合金性能产生不利影响。

例如,过量的镁会导致合金中出现热裂纹,过量的锌则会导致合金变脆。

因此,在铝合金的制造过程中,需要控制这些杂质元素的含量。

综上所述,铝合金中的杂质元素会对合金的性能产生不利影响。

为了提高铝合金的性能,需要在制造过程中严格控制这些杂质元素的含量。

可以采用化学分析、光谱分析、金相显微镜等方法来检测和控制这些杂质元素的含量。

同时,还可以采用精炼、除渣等工艺手段来减少铝合金中的杂质元素含量。

金属冶炼中的杂质和控制措施


氧气接触。
熔炼时间控制
03
合理控制熔炼时间,确保杂质充分熔解并均匀分布。
精炼控制
1 2
精炼剂选择
选用合适的精炼剂,如活性炭、硅酸盐等,吸附 和去除杂质。
精炼温度控制
保持适当的精炼温度,使杂质充分上浮并被去除 。
3
精炼时间控制
合理设定精炼时间,确保杂质被充分去除。
04
杂质检测方法
化学分析法
总结词
某些杂质元素,如硫、磷等,会降低金属的耐腐蚀性能,使金属容 易生锈。
影响金属的加工性能
杂质的含量和分布会影响金属的加工性能,如焊接、轧制、挤压等 。
杂质的存在形式
01
02
03
溶解形式
杂质元素可以溶解在金属 熔体中,形成固溶体。
化合形式
杂质元素可能与金属元素 发生化学反应,形成化合 物。
夹杂物形式
杂质元素可以以固态夹杂 物的形式存在于金属熔体 中。
化学稳定性
杂质可以影响金属与其他化学物质 的反应活性,从而影响其化学稳定 性。
抗氧化性
某些杂质可以降低金属的抗氧化性 ,使其在高温下更容易氧化。
对机械性能的影响
硬度
杂质可以改变金属的硬度,影响其耐磨性和加 工性能。
韧性
杂质可以降低金属的韧性,使其更容易脆化断 裂。
强度与延展性
杂质可以影响金属的强度和延展性,从而影响其机械加工和成型性能。
02
杂质对金属性能的影响
对物理性能的影响
热性能
杂质可以改变金属的热导 率、热膨胀系数和熔点, 从而影响金属的热物理性 能。
电性能
杂质可以影响金属的电导 率、电阻率和介电常数, 从而影响其电性能。
磁性能

金属中所含杂质的判断

金属中所含杂质的判断可以从以下几个方面进行:
1. 外观变化:金属中的杂质往往具有与金属不同的外观特征。

例如,铜中混有铁杂质时,金属表面会呈现暗红色并带有黑色斑点;而铝中混有铁杂质时,金属表面会呈现灰色并伴有黑色条纹。

2. 密度差异:金属中的杂质往往会影响其密度。

例如,铅、铋等杂质会使金属的密度发生变化,可以通过测量密度的方法来判断金属中是否含有这些杂质。

3. 磁性反应:铁、钴、镍等金属及其合金是具有磁性的,可以通过对其施加磁场,观察其是否具有磁性反应来判断金属中是否含有这些杂质。

4. 化学性质:金属中的杂质往往会影响其化学性质。

例如,铜中混有铁杂质时,铜的化学性质会发生变化,更容易被氧化;而铝中混有铁杂质时,铝的耐腐蚀性能会降低。

5. 酸碱反应:金属中的杂质往往会对酸碱反应产生不同的影响。

例如,铅、铋等杂质会使金属在酸碱环境中产生不同的化学反应,可以通过酸碱实验来判断金属中是否含有这些杂质。

6. X射线衍射分析:X射线衍射分析是一种常用的材料分析方法,可以用来确定金属中杂质的种类和含量。

通过分析晶体的衍射图谱,可以确定杂质的种类和含量。

综上所述,判断金属中所含杂质的种类和含量需要综合考虑多个方面,包括外观变化、密度差异、磁性反应、化学性质、酸碱反应以及X射线衍射分析等。

这些方法可以根据实际情况选择使用,以获得准确的判断结果。

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杂质对金属的影响
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/keylist/o1729.html
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。

2.微量元素的影响
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。

锆元素
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。

杂质元素
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。

3.杂质元素的影响
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。

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