铸造铝合金现状及未来发展
铝合金铸造技术研究与发展趋势
铝合金铸造技术研究与发展趋势铝合金铸造技术研究与发展趋势1. 引言铝合金是一种重要的结构材料，在航空航天、汽车制造、电子通讯、工业设备等领域有广泛应用。
铝合金的轻量化、高强度、良好的导热导电性能使其成为替代钢铁材料的理想选择。
而铝合金铸造技术作为铝合金加工的重要方法，一直在不断研究与发展，以适应不同领域对铝合金产品的需求。
2. 铝合金铸造技术的研究方向铝合金铸造技术主要包括压力铸造、重力铸造和搅拌铸造等多种方法。
其中，压力铸造是目前应用最广泛的铸造方法，可以实现高精度、高效率的生产。
然而，随着对铝合金产品性能要求的不断提高，研究者也在探索和发展其他铸造技术。
2.1 先进压力铸造技术为了进一步提高压力铸造的效率和质量，研究人员提出了一系列先进的压力铸造技术，如真空压力铸造、低压压力铸造和高速压力铸造等。
真空压力铸造利用真空环境下的压力差，能够有效减少气孔的产生，提高产品的致密性和机械性能。
低压压力铸造通过降低铸造过程中铝液的压力，可以减小砂芯的变形和气孔的产生，提高产品的表面质量。
高速压力铸造利用高速射流来充填铸型，能够实现更加均匀的充填和凝固，从而提高产品的强度和韧性。
2.2 其他铸造方法除了压力铸造，重力铸造和搅拌铸造也是研究热点。
重力铸造是利用重力作用将铝液充填铸型，适用于大型和复杂件的生产。
搅拌铸造则是将铝液在充填过程中进行搅拌，利用机械搅拌和磁场搅拌等方式来改善铝合金的组织和性能。
这些新兴的铸造方法能够满足特殊形状或特殊性能要求的铝合金产品的生产需求。
3. 发展趋势3.1 材料设计与优化未来的铝合金铸造技术将更加注重材料设计和优化。
通过调整合金成分和微观组织的控制，可以进一步提高铝合金的强度、耐腐蚀性和耐热性能。
例如，添加稀土元素、纳米颗粒和纤维增强相等可以改善铝合金的力学性能和热稳定性。
3.2 数值模拟与仿真数值模拟和仿真技术是铝合金铸造技术发展的关键。
通过建立铸造过程的数学模型，可以预测和优化铸件的凝固过程、缩孔和应力分布等。
高强韧铸造铝合金材料
高强韧铸造铝合金材料摘要：随着我国重工业的不断发展，铸造铝合金因其优异的性能被广泛应用，同时对铸造铝合金的强度和韧度也提出了更高的要求，铸造铝合金迎来了新的发展时代。
本文主要研究高强韧铸造铝合金材料，简要阐述高强度铝合金的研究现状，分析几种铝合金的特点和使用情况，并针对铸造铝合金中存在的问题提出了解决办法和改善其韧度的途径，有助于推动实现铸造铝合金行业的稳定发展。
关键词：重工业；铸造铝合金；强度；韧度；稳定发展前言：铸造铝合金价格低廉、组织各向同性、易于生产复杂的零部件，同时由于铸造铝合金的轻质结构特性，硬度高，散热性强，被广泛使用于汽车、船舶、航天等领域，可以简化形成工艺、节约加工成本，对促进我国重工业领域发展有着重要的意义。
一、高强韧铸造铝合金的研究现状（一）Al-Si系合金Al-Si铝合金具有质量轻、铸造性能好、收缩率小、热敏感度低、加工性能优良、价格低等特点，应用比较广泛的Al-Si合金为A357，该种合金是50年代末美国科学家试验出来的。
现在工程结构中铝合金铸件越来越多，且性能要求越来越高，包括耐腐蚀性、耐高温和高强度等特性。
研发新型高强度铸造铝合金成为近年来的研究热点，此时Al-Si-Cu-Mg铸造铝合金进入人们的眼帘，该合金具有优异的铸造性，经过热处理固化后可以获得良好的力学性能。
（二）Al-Cu系合金Al-Cu系铸造铝合金具备高强度、良好的延展和塑形性能、另外还具有优异的高温、易切削性能。
法国20世纪试验成功的A-U5GT合金是在Al-Cu系铸造铝合金基础上添加了Mg和Ti元素，不仅具备Al-Cu系铸造铝合金的优异性能，还有优良的综合力学性能。
同样我国也试验出了高强高韧度铸造铝合金，取得了瞩目的成就。
我国于20世纪70年代末试验出ZL205A合金，该种合金在常态下就有具备良好的抗压和延展性能，是目前世界上强度最高的铸造铝合金，同时具有非常优越的塑形能力、韧性、抗应力腐蚀性和易于焊接等特点，因此该种合金被广泛应用于航空航天领域，用于制造各种零部件，使用效果良好。
2024年铝合金铸件市场发展现状
2024年铝合金铸件市场发展现状简介铝合金铸件是一种常见的金属铸造产品，具有轻质、高强度、良好的耐腐蚀性和导热性等特点，广泛应用于汽车、航空航天、工程机械等行业。
本文将对铝合金铸件市场的发展现状进行分析和总结。
1. 市场规模与增长趋势当前，全球铝合金铸件市场规模不断扩大。
以汽车行业为例，汽车制造商对轻量化产品的需求不断增加，铝合金铸件成为替代传统铸铁零件的理想选择，进一步推动了市场的发展。
根据市场研究数据，预计未来几年铝合金铸件市场的年均复合增长率将达到5%以上。
2. 主要驱动因素2.1 科技进步随着科技的不断进步，铸造工艺和设备得到了改进，提高了铝合金铸件的质量和生产效率。
例如，采用先进的数值模拟和实验技术，可以优化铝合金铸件的冶炼和浇注过程，减少缺陷和变形的可能性，提高产品的性能。
2.2 轻量化需求随着环境保护和能源效率要求的提高，各行各业对产品轻量化的需求也在增加。
铝合金铸件作为一种轻质金属材料，能够有效减轻汽车、航空器等的总重量，提高燃油效率和减少二氧化碳排放。
2.3 新能源汽车市场的崛起新能源汽车市场的兴起为铝合金铸件市场带来了新的机遇。
电池箱、电池散热片等关键零部件多采用铝合金铸件制造，预计未来随着新能源汽车销量的增加，铝合金铸件市场将有进一步的增长。
3. 全球市场竞争格局当前，全球铝合金铸件市场竞争格局较为分散，主要厂商包括中国、美国和欧洲等地的企业。
中国作为全球最大的铝合金铸件生产国，拥有丰富的铝资源和较低的生产成本，具有一定的市场竞争优势。
同时，美国和欧洲的企业在技术研发、产品质量和市场渠道等方面也有一定的优势。
4. 市场挑战与未来发展趋势虽然铝合金铸件市场发展迅猛，但也面临一些挑战。
首先，市场竞争激烈，企业需不断提高产品质量和技术水平，降低生产成本，以保持竞争力。
其次，环境保护压力增大，铸造过程中产生的废气、废水和废渣处理将成为企业面临的重要问题。
未来，随着科技的进一步发展和环保意识的提高，预计铝合金铸件市场将朝着高性能、低成本、绿色环保的方向发展。
2024年铝合金压铸市场规模分析
2024年铝合金压铸市场规模分析引言铝合金压铸是一种将铝合金熔化后注入模具中，通过压力形成所需形状的加工方法。
铝合金压铸制品具有优良的机械性能、高精度以及良好的表面质量，被广泛应用于汽车、航空航天、电子通讯、家电等领域。
本文将对铝合金压铸市场规模进行分析，以了解其发展趋势和市场前景。
市场规模1. 历史数据自20世纪50年代起，铝合金压铸技术得到了快速发展，并逐渐应用于各个领域。
在过去的几十年里，铝合金压铸市场经历了持续增长。
根据相关数据统计，铝合金压铸市场在过去十年间以每年6%的复合年增长率增长。
2. 当前市场规模目前，全球铝合金压铸市场规模已达到数百亿美元。
中国、美国、日本和德国等国家是全球铝合金压铸产品的主要生产和消费国。
其中，中国是全球最大的铝合金压铸产品生产国，占据了市场约40%的份额。
3. 预测与趋势随着汽车、电子通讯和航空航天等行业的飞速发展，对高性能铝合金压铸产品的需求也在不断增长。
预计未来几年，铝合金压铸市场仍将保持稳定增长。
尤其是新能源汽车和航空航天行业的崛起，将进一步推动铝合金压铸市场的发展。
市场影响因素1. 行业发展铝合金压铸技术在汽车、航空航天、电子通讯等行业中的广泛应用，是铝合金压铸市场规模增长的重要因素。
这些行业对于轻量化、高强度和高精度的产品需求，促使了铝合金压铸技术的发展和市场扩大。
2. 技术进步随着科技的不断进步，铝合金压铸技术不断改进，生产效率和产品质量得到提升。
新的模具设计和模具制造技术的应用，使铝合金压铸产品更加精密和复杂，满足多样化和个性化需求，推动了市场规模的增长。
3. 环保意识全球对环境保护的日益重视，也促使了铝合金压铸产品的需求增长。
铝合金压铸产品相比传统材料具有更轻、更节能的特点，能够减少能源消耗和二氧化碳排放。
因此，环保意识的提高将成为市场规模增长的重要推动力。
市场竞争格局1. 主要厂商全球铝合金压铸市场竞争激烈，主要厂商包括德尔福、沃尔沃、戴姆勒、大众和宝马等。
铝合金铸件行业报告
铝合金铸件行业报告一、行业概况。
铝合金铸件是一种重要的铸造产品，广泛应用于汽车、航空航天、机械制造、电子通讯等领域。
铝合金铸件具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，因此受到了广泛关注和应用。
随着科技的不断进步和产业的不断发展，铝合金铸件行业也迎来了新的机遇和挑战。
二、市场需求。
随着汽车、航空航天、机械制造等行业的快速发展，对铝合金铸件的需求也在不断增加。
特别是汽车行业的持续增长，推动了铝合金铸件的需求量不断扩大。
另外，随着新能源汽车的兴起和电子通讯行业的迅速发展，对铝合金铸件的需求也在不断增加。
三、行业现状。
目前，国内铝合金铸件行业整体发展态势良好，产能不断扩大，技术水平不断提高。
同时，行业内部竞争也在不断加剧，企业之间的技术创新和产品品质竞争日益激烈。
在国际市场上，我国铝合金铸件产品也有着一定的竞争力，出口量不断增加。
四、行业发展趋势。
未来，铝合金铸件行业将呈现出以下几个发展趋势：1. 技术创新，随着科技的不断进步，铝合金铸件行业将不断推动技术创新，提高产品的质量和性能。
2. 节能环保，在生产过程中，铝合金铸件企业将更加注重节能减排，推动绿色制造。
3. 智能制造，随着智能制造技术的发展，铝合金铸件行业也将向智能化、自动化方向发展。
4. 产业升级，铝合金铸件行业将不断进行产业升级，推动企业向高端制造和服务方向转型。
五、发展建议。
为了更好地推动铝合金铸件行业的发展，我们建议：1. 加强技术创新，提高产品质量和性能。
2. 推动绿色制造，注重节能减排，保护环境。
3. 加大对人才培养的投入，推动智能制造技术的应用。
4. 加强行业协作，推动铝合金铸件行业向高端制造和服务方向发展。
六、结语。
铝合金铸件行业作为一个重要的铸造行业，将在未来面临着更多的机遇和挑战。
我们相信，在政府的政策支持和企业的共同努力下，铝合金铸件行业一定会迎来更加美好的发展前景。
希望广大企业能够抓住机遇，不断创新，推动行业的发展和进步。
铸造铝合金的现状与发展趋势正文
铝还具有良好的光和热的反射能力，所以铝用来制造反光镜，又可作 绝热材料。铝没有磁性它不会产生附加的磁场，在精密仪器中不会起 干扰作用。
3 铝合金的变质处理
3.1 变 质 处 理 的 简 介
铸造铝合金的研究一直备受关注 , 由于铝合金的熔点相对较低 , 故许多学者以其为对象研究铸造过程的机理。同时 , 为全面发挥铝合 金潜力 , 在铝合金熔炼工艺及铸造工艺上的研究较多 , 如 : 铝合金 净化、变质、细化、合金化、纯化等 , 这些先进的工艺技术研究旨在 改善铸造合金的工艺性 , 进一步提高合金的性能 , 生产出优质铸件 , 以满足人们对铸件的越来越高的要求。此外 , 许多特种铸造铝合金也 相 继 研 制 出 , 如 高 强 度 铸 造 铝 合 金 ZL 205A , Ρ b 可 达 500M Pa; 耐 热铸造铝 合金 ZL 208, 使用温度为 250 ～ 350 ℃ [3] 。随着工业 化 进程的加快一方面追求合金本身高的性能另一方面对铸件的要求也日 益提高。现在铝合金铸件的发展趋势是规模化的工业生产和良好的复 杂铸件整体性能。铸造形状复杂尺寸精密大型薄壁整体无余量铸件是 将来 一 段时 期 铸铝 件 的发 展 方向 。 与此 相 对应 的 研制 将 若干 个 铸件 组 合成一个整体提高铸件的整体结构性能如刚性、强度等同时也提高了 铸件的可 靠性。近年来 , 铸造 铝合金 的研究 也得到 相应的 发展 , 其中 发 展 较 为 迅 速 的 是 铸 造 铝 基 复 合 材 料 。 铸 造 A l 2 Si 基 SiC 颗 粒 增 强 复 合 材 料 的 研 究 和 应 用 相 对 成 熟 。随 着 SiC 颗 粒 的 加 入 , 提 高 了 合 金 的性能 , 尤其是刚 性和耐 磨性 , 并已应 用到航 空、航 天、汽 车等领 域 [4] , 具有广阔 的应用 前景。此 外 , 一些新型特 种功能 的铸造 铝合金 材
铝合金精密压铸造业行业分析报告一、行业概况
铝合金精密压铸造业行业分析报告作者：单衍明一、行业概况1、行业与细分市场铝合金精密压铸件的研发、生产和销售，根据中国证监会2012年颁布的《上市公司行业分类指引》（2012年修订）以及国家统计局《国民经济行业分类》（GB/T4754-2011）属于C32有色金属冶炼与压延加工业。
细分行业为C3250有色金属铸造业，指有色金属及其合金铸造的各种成品、半成品的制造。
2、行业基本情况（1）压铸的概述压铸（亦称“压力铸造”）是指在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模具型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法，是铸造工艺中应用最广、发展速度最快的金属热加工成形工艺方法之一，在有色金属铸造中占据主导地位，发展前景好。
压铸作为面向多行业的通用成型工艺，具有以下特点：1）设备通用性强，产品面向多个行业。
由于压铸件的成形在模具内完成，其大小和形状取决于所选用的模具，因此压铸件生产所用的压铸机和加工所用的加工中心均具备很强的通用性。
利用这些设备可以生产和加工出适合不同行业所需要的零部件。
目前，各类合金压铸件产品广泛应用于兵器、汽车与摩托车、通讯、自动扶梯、机电、航空航天、仪器仪表、家电、计算机、日用五金、机械和建筑装饰等多个行业。
2）压铸产品的基材广泛，性能良好。
压铸作为一种先进的有色合金精密零部件成形技术，适应了现代制造业中产品复杂化、精密化、轻量化、节能化、绿色化的要求，应用领域不断拓宽。
压铸件所具有的优良综合性能，是基于所使用轻质合金材料的优异性能。
目前压铸行业所使用的基材主要是铝合金、锌合金、铜合金、镁合金等合金材料，其中铝合金占的比例最高（约73%），锌合金次之（约占25%），镁合金约占1%。
随着压铸设备和工艺技术的提高，铝合金压铸件产品应用范围在现有基础上将不断扩大，而镁合金压铸产品将成为未来压铸行业发展的方向之一。
3）有竞争优势的压铸企业可成为直接面向多个客户的专业化零部件供应商。
压铸既是制造业的一种重要的基础工艺，也可以是一个独立的产业。
铸造铝合金应用现状及未来前景分析
arket市 场M铸造铝合金应用现状及未来前景分析Application status and future prospect of cast aluminum alloy市 场Market29期间仍将保持10%的复合增长率。
从地铁来看，当前运行的轨道交通已经达3300多公里，“十三五”期间有望达6000公里，即“十三五”期间将保持12.7%左右的复合增长，目前80%以上的城轨车辆采用了铝合金车体。
除高铁、地铁外，C80运煤车、舰船、集装箱等行业对铝的需求将保持稳定，综上，未来交通运输行业仍将保持快速增长。
在电力行业，铝主要用于电线电缆、变压器线圈、感应电动机转子、母线排等。
在电子行业，铝主要用于3C 产品外壳及内部支架和电子电器等。
2008年以来，电力电子行业铝消费量由194万吨增至2017年的680万吨，复合年均增长率达到15%。
随着中国电网基本建设投资增速的回升和消费电子行业金属外壳渗透率的不断提升，电力电子行业对铝的需求仍将保持快速增长。
除建筑、交通和电子电力3大下游需求外，机械设备、耐用品、包装和其他4个行业合计占铝需求的25%。
机械设备用铝材广泛应用于纺织机械、医疗器械、仪器仪表和模具，铝在耐用消费品行业的应用主要集中在空调、冰箱等家用电器等，其他包括炊具、家具、照明灯具、以及玩具等。
包装行业的应用主要是食品饮料（用铝量占包装用铝的75%以上）、卷烟、药品包装等。
此外，其他行业用铝材包括印刷、炼钢、箱包、五金及其他工业品等。
预计这4个行业需求将保持7%左右的复合增长。
2015年中国铝合金产量为629.4万吨，2017年中国铝合金产量为792.2万吨，较2016年同期对比增长10.7%。
从2018年上半年情况看，尽管当前对原铝消费预期总体向好，但内需增长动能的可持续性仍有待观察。
同时，铝材出口面临较大压力。
随着金融行业监管日趋严厉，银行信贷规模不断收缩，未来中小型铝企业及贸易商的资金流动性将面临较大压力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
21世纪铸造技术论坛特种铸造及有色合金 1998年第4期铸造铝合金现状及未来发展北京航空材料研究院Ξ 熊艳才ΞΞ 刘伯操 摘 要 综述了传统铸造铝合金,A l2Si系,A l2Cu系等的研究现状和发展,介绍了先进铸造铝基复合材料的研究和应用前景。
提出面对21世纪的挑战,铸造铝合金的研究和应用必须与先进的制造技术、工艺技术结合起来,使铸造铝合金这种传统的金属材料在新世纪焕发新的光彩。
与此同时,随着现代工业的飞速发展,尚需不断地开发研究新合金。
关键词:铸造铝合金 研究 开发Rev iew and Prospect of Ca st A lu m i nu m A lloyX iong Yanca i L iu Bochao(Be ij i ng I n stitute of Aeronautica lM a ter i a ls)ABSTRACT T he p resen t research and developm en t of classic cast alum inum alloys,A l2Si,A l2Cu et al,have been review ed in th is p ap er.T he alum inum2m atrix com po sites has also been review ed.How2 ever,faced the challege of21st cen tu ry,the classic m aterial m u st be connected w ith the developm en t of advanced m anufactu re techno logy and casting p rocess techno logy.Fu rtherm o re,w ith the developm en t of m odern indu stry,new cast alum inum alloys need to be develop ed and researched.Key W ords:Ca st A lu m i nu m,Research,D evelp m en t0 前 言铸造铝合金为传统的金属材料,由于其密度小、比强度高等特点,广泛地应用于航空、航天、汽车、机械等各行业。
随着现代工业及铸造新技术的发展,对铸造铝合金需求量越来越大。
例如,80年代末到90年代初,在铸件总量停滞甚至下降的时候,日本的铝铸件产量一直保持着年递增10%左右的高增长率[1]。
又以汽车工业为例,由于要降低能耗,汽车需减重,各国广泛地采用铝等有色铸件代替钢铁铸件。
到2001年,小汽车总重将降低为800kg,其中钢铁零部件为200kg,铝合金零部件为275kg,镁合金将增为40kg[2]。
而汽车零部件70%为铸件,由此可以看出,铸造铝合金的研究及应用将继续得到发展。
铸造铝合金的研究一直备受关注,由于铝合金的熔点相对较低,故许多学者以其为对象研究铸造过程的机理。
同时,为全面发挥铝合金潜力,在铝合金熔炼工艺及铸造工艺上的研究较多,如:铝合金净化、变质、细化、合金化、纯化等,这些先进的工艺技术研究旨在改善铸造合金的工艺性,进一步提高合金的性能,生产出优质铸件,以满足人们对铸件的越来越高的要求。
此外,许多特种铸造铝合金也相继研制出,如高强度铸造铝合金Z L205A,Ρb可达500M Pa;耐热铸造铝合金Z L208,使用温度为250～350℃[3]。
近年来,铸造铝合金的研究也得到相应的发展,其中发展较为迅速的是铸造铝基复合材料。
铸造A l2Si基Si C颗粒增强复合材料的研究和应用相对成熟。
随着Si C颗粒的加入,提高了合金的性能,尤其是刚性和耐磨性,并已应用到航空、航天、汽车等领域[4],具有广阔的应用前景。
此外,一些新型特种功能的铸造铝合金材料也处于研究应用阶段。
尽管铸造铝合金具有广阔的应用前景,但其研究与应用也面临着严峻的挑战。
首先,随着现代工业的飞速发展,人们对铸件的可靠性等要求越来越高,同时对合金综合性能和特种性能的要求不断提高。
如何使传统的铸造铝合金在新世纪继续保持发展势头,如何开发研制新合金满足各种需要,使得铸造铝合金这种传统的合金材料焕发新的光彩,是摆在我们面前的重要课题。
1ΞΞΞ熊艳才 男,1966年11月生,湖北武昌人。
1989年毕业于哈尔滨工业大学,1996在华中理工大学取得博士学位,现任北京航空材料研究院高级工程师。
研究方向为铸造合金及工艺。
在读期间曾研究了耐水砂磨损新型高铬白口铸铁,并研制出大型引黄用泵叶轮铸件;研究了铝合金液态质量控制技术等课题。
工作期间以铸造铝合金及工艺的研究为主,从事铝锂合金、高强铝合金及工艺、大型复杂航空铝合金铸件的研究与开发工作,还开展了大型复杂航空铝合金铸件铸造过程的模拟与测试的研究工作,并应用快速成型技术进行了铸件的研制。
已取得大型复杂航空铝合金铸件封闭型腔、细长孔铸造专利二项。
在国内外学术刊物上发表论文10余篇。
北京航空材料研究院,北京(100095) 收稿日期:1998-03-201 传统铸造铝合金研究几十年来,围绕铸造铝合金成分、组织、性能进行了大量的研究,使传统的铸造铝合金综合性能上了一个新台阶。
其中研究和应用较多的是A l2Si系合金和A l2Cu 系合金。
与此同时,铝合金的熔炼及处理技术也飞速地发展,一方面这些先进的合金液处理技术提高了合金性能及铸件的整体性能;另一方面,利于生产和环境保护。
下面针对上述两个方面进行阐述。
111 铸造铝合金成分、组织、性能的研究11111 A l2Si系合金A l2Si系合金具有良好的铸造性能,故它是研究和应用最为广泛的铸造铝合金,适用于各种铸造方法。
Si 作为该类合金的主要合金元素加入,提高了合金的铸造性能,改善了流动性,降低了热裂倾向性,减少了缩松,提高了气密性,可获得组织致密的铸件,该类合金具有良好的抗蚀性,中等强度,但塑性较低。
Si是该类合金组织中的第二相,它虽改善了合金的铸造性能,但Si对合金的基体强度与韧性等均有所削弱(w Si>7%)。
因此,A l2Si合金的研究主要是如何通过合金元素强化、改变第二相组织、减少合金杂质含量等,以提高合金的力学性能。
(1)合金元素对A l2Si合金性能的影响M g是A l2Si合金中主要的强化元素,M g与Si经热处理强化形成M g2Si沉淀相,有效地提高了合金的性能。
随着M g含量的增加,合金强度增加,但延性下降。
对于356合金,每增加0.01%的M g,合金强度增加6189M Pa,但对于357合金,却只增加一半[5]。
最新研究表明,M g可抑制Fe相的有害作用。
当Fe的含量较低时,M g与Si仍形成M g2Si相,当含Fe量增加时,可形成A l2Fe2Si2M g化合物,从而减少Fe的危害[6]。
Fe是A l2Si合金中另一个十分重要的元素,Fe在合金中形成一些条状的脆性金属间化合物,如FeSi A l5等,即使是微量的Fe对合金的韧性与延性都有极大的影响。
当Fe含量不超过0.5%时,可使合金的强度略有升高,但超过0.5%后,合金的强度缓慢下降[7]。
减少Fe 相的有害作用,一方面可通过提高冷却速度,细化Fe 相,另一方面主要通过合金元素“中和”。
M n能改变Fe2 Si A l5的条状组织,形成(Fe M n)3Si2A l15的细小颗粒,对合金韧性基本无损,但Fe和M n的含量超过0.8%时,便形成六方晶球,合金性能便下降。
与M n相似,C r在A l2Si合金中形成(C r,Fe)Si4A l13的团状组织,可减少Fe相的危害,但C r和M n均不能改善合金的抗裂纹扩展性能[8]。
最近研究表明,微量的B e即w Be为(5～10)×10-6时可防止合金氧化并提高合金的延性[5,9],B e的加入,改变了含Fe相的长条状结构,使之形成短条状和立方晶体,从而提高了合金的韧性和延性。
其他合金元素,如Cu,Zn等均对合金韧性有不利的影响,故一般作为杂质元素来控制。
T i和B是微合金化元素,可细化合金组织、改善合金性能,但过多会引起中毒现象[10]。
T i含量的范围一般为0.05%～0.2%,过多的T i对合金的力学性能有损。
有些研究者指出,过剩的T i A l3阻止热处理过程中M g2Si相的析出[11]。
(2)变质处理A l2Si合金的力学性能与其组织中第二相——共晶硅的形态与分布紧密相关。
改变共晶Si的形态,减小其对基体性能的削弱作用,是提高合金性能的有效途径。
自1920年Pacz[12]发现N a对A l2Si合金有变质作用以来,众多学者在此方面进行了大量的试验研究,A l2Si合金的变质机理,已逐渐被人们所认识,并已研制出多种变质剂,且可对变质效果进行控制。
A l2Si合金的变质机理有两种说法,核心说与生长抑制说。
现在一般倾向于后者。
许多学者研究了A l2Si 合金中共晶Si的生长机制[13～15],共晶硅在生长时存在内部缺陷[14],并沿〈211〉方向择优生长成板片状,板片状的共晶硅可通过小角度机制及大角度机制生成孪晶[13]。
变质元素的加入,消除了共晶Si生长的固有台阶,产生大量高密度孪晶,变为T PR E(Tw in P lan R een tran t2Edge)生长机制,择优方向为〈100〉,共晶硅呈纤维状[15]。
抑制共晶Si的生长,需要有外来质点封锁其固有台阶,这些外来质点的最佳原子半径为0.196 nm[13]。
原子半径与此值相近的元素可作为A l2Si合金的变质剂,经试验研究,这类元素主要有:N a,Sr,T e,B a,Sb,K,R E,Y,B,S等[16]。
而目前应用较广泛的是N a和Sr。
Sr变质与N a变质比较起来有许多的优点,同时也是国际上研究和应用的趋势[17]。
Sr变质可使A l2Si合金的强度提高20%左右,伸长率可提高2～3倍[18]。
气体精炼与加Sr变质是A l2Sr合金生产的主要趋势。
此外,与铸铁中改变石墨形态类似,即石墨球化后,铸铁性能大幅度提高。
最近,已有学者从事A l2Si合金共晶硅球化研究工作,通过液态处理与热处理相结合,可使共晶硅团球化[19],但尚未见详细报道。
11112 A l2Cu系铸造合金A l2Cu系铸造铝合金牌号很多,Cu作为主要合金元素加入,可提高合金的强度,改善高温性能,同时,也利于材料的机加工。
但A l2Cu系合金铸造性能较差,热裂倾向大,并有晶间腐蚀和应力腐蚀倾向。
A l2Cu系合金可分为两大类:高强度铸造铝合金和耐热铸造铝合金。
由于耐热铸造铝合金的可使用温度和高温性能低于T i合金,故现逐渐被T i合金取代。