合金中微量元素的作用
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铜的微量元素作用铜是一种常见的金属,除了主要成分铜外,还含有微量元素。
这些微量元素在铜的性质和用途中起着重要的作用。
本文将针对铜的微量元素作用展开详细的阐述。
铝是铜的一种常见微量元素。
铝的加入可以提高铜的强度和硬度,使其更加耐磨和耐腐蚀。
这使得铜在制造工业中得到广泛应用,如制造机械零件、汽车零部件等。
铝还可以提高铜的导热性能,使其更适合用于制造散热器、电线电缆等产品。
锰是另一个常见的铜的微量元素。
锰的加入可以提高铜的抗氧化性能,使其更加耐高温和耐腐蚀。
这使得铜在航空航天、核工业等高温和腐蚀环境下得到广泛应用。
同时,锰还可以提高铜的强度和硬度,使其更适合用于制造高强度的铜合金。
硅是铜的另一个重要微量元素。
硅的加入可以提高铜的耐磨性能和耐腐蚀性能,使其更适合用于制造摩擦材料、阀门等产品。
硅还可以提高铜的导热性能和导电性能,使其更适合用于制造散热器、电线电缆等产品。
锌是铜的另一个常见微量元素。
锌的加入可以提高铜的耐腐蚀性能和抗菌性能,使其更适合用于制造食品加工设备、医疗器械等产品。
锌还可以提高铜的强度和硬度,使其更适合用于制造紧固件、弹簧等产品。
镍是铜的另一个重要微量元素。
镍的加入可以提高铜的耐腐蚀性能和抗磨性能,使其更适合用于制造化工设备、海洋设备等产品。
镍还可以提高铜的强度和硬度,使其更适合用于制造高强度的铜合金。
铅是铜的另一个常见微量元素。
铅的加入可以提高铜的润滑性能和可加工性,使其更适合用于制造轴承、齿轮等产品。
同时,铅还可以提高铜的耐磨性能和耐蚀性能,使其更适合用于制造化工设备、海洋设备等产品。
总结起来,铜的微量元素对其性质和用途起着重要的作用。
不同的微量元素加入可以改变铜的强度、硬度、导热性能、耐腐蚀性能等特性,使其更适合用于不同的领域和行业。
因此,在铜的制造和应用过程中,合理控制微量元素的含量是十分重要的。
通过调整微量元素的含量,可以使铜的性能得到最大程度的发挥,满足不同领域的需求,推动相关行业的发展。
第10卷 第2期 精 密 成 形 工 程2018年3月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING1收稿日期:2017-12-15基金项目:国家自然科学基金(51575129);山东省重点研发计划(2016GGX102026)作者简介:张鹏(1978—),男,博士,教授,主要研究方向为高温高强材料塑性成形及失效控制。
通讯作者:王传杰(1988—),男,博士,讲师,主要研究方向为金属精密塑性成形。
微量元素对镍基高温合金微观组织与力学性能的影响张鹏,杨凯,朱强,陈刚,王传杰(哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院,山东 威海 264209)摘要:在高温环境中镍基高温合金具有良好的高温强度、抗氧化性能、抗腐蚀性能和抗疲劳性能,被广泛应用于航空航天等领域。
镍基高温合金优异的综合性能与其微观组织紧密相关。
综述了微量元素B, C, Y , Ce, Hf, Re, Ru, P 对镍基高温合金微观组织及其力学性能的影响。
针对不同的镍基高温合金,对微量元素的不同作用进行讨论分析。
镍基高温合金微观组织及其力学性能与微量元素的含量及其分布有关。
添加于镍基高温合金中的微量元素分布在合金基体或者其析出相中,通过偏聚于晶界处或者元素偏析等方式,改变合金的微观组织,从而影响其力学性能。
关键词:镍基高温合金;微量元素;微观组织;力学性能 DOI :10.3969/j.issn.1674-6457.2018.02.001中图分类号:TG113.25;TG132.3+2 文献标识码:A 文章编号:1674-6457(2018)02-0001-06Effect of Microelement on Microstructure and Mechanical Propertyof Nickel-base SuperalloyZHANG Peng , YANG Kai , ZHU Qiang , CHEN Gang , WANG Chuan-jie(School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology at Weihai, Weihai 264209, China)ABSTRACT: Nickel-base superalloys possess excellent high-temperature strength, oxidation and corrosion resistance, fatigue resistance in a high temperature environment, and are widely used in aerospace and other fields. The excellent comprehensive properties of nickel base high temperature alloy are closely related to microstructure. The effects of B, C, Y, Ce, Hf, Re, Ru and P microelements on microstructure and mechanical properties of nickel-base superalloys were reviewed in this paper. Different effects of microelement were discussed for different nickel-base superalloys. Microstructures and mechanical properties of nick-el-base superalloys were related to content and distribution of microelement. The microelements in nickel-base superalloys were distributed in the alloy matrix or their precipitated phases. The microstructure of the alloy was changed by partial clustering in the grain boundary or the element segregation of microelements, thus affecting its mechanical properties. KEY WORDS: nickel-base superalloy; microelement; microstructure; mechanical property由于镍基高温合金在高温条件下具有良好的高温强度、优异的抗氧化性、抗腐蚀性以及抗疲劳性能等综合性能,在航空航天、船舶、核电等领域得到了广泛的应用,已经成为航空发动机涡轮盘、涡轮叶片等部件的关键材料。
微量合金元素对铜合金组织的影响
1.磷(P):磷是一种常见的微量合金元素,对纯铜和铜合金都有很大的影响。
磷的加入可以提高铜合金的强度和硬度,同
时还能够提高铜合金的耐腐蚀性能。
磷与铜形成的磷化铜溶解
度很低,可以细化铜合金的晶粒结构,从而提高合金的强度。
2.锡(Sn):锡是一种广泛应用于铜合金中的微量合金元素。
锡的加入可以提高铜合金的耐蚀性,尤其是在海水中具有良好
的抗腐蚀性能。
此外,锡还能够改善铜合金的润滑性能和耐磨
性能。
锡与铜形成的固溶体可以使铜合金晶粒细化,进而提高
合金的强度和硬度。
3.硼(B):硼是一种强过渡元素,对铜合金具有很强的固溶强化作用。
硼的加入可以显著提高铜合金的强度和硬度,并且
还能够改善其耐腐蚀性能。
硼与铜形成的固溶体具有高的固溶度,可以细化铜合金的晶粒结构,从而提高合金的强度。
4.锌(Zn):锌是一种常见的微量合金元素,通常与铜形成
黄铜合金。
锌的加入可以显著提高铜合金的强度和硬度,并且
还可以改善合金的耐磨性能和耐腐蚀性能。
锌与铜形成的固溶
体可以细化铜合金的晶粒结构,并且还可以改变合金的相变温
度和熔点。
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。
铜(Cu)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 f;X}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(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)。
7xxx系铝合金是以锌为主要合金元素的铝合金,主要由Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu 系合金组成,有些合金还有少量的Mn、Cr、Zr、V、Ag、Ti等,属于热处理可强化铝合金。
常用7xxx系近80个,主要是Al-Zn-Mg-Cu系合金,占总数的74.3%。
因其具有高的比强度和硬度、较好的耐腐蚀性能和较高的初性等优点,已成为最重要的结构材料之该系合金中,常用的牌号有7A03、7A04、7A09及7005、7075、7475、7050、7055等合金。
可加工成板、棒、线、管材及锻件等半成品,主要用于结构材料。
一、Al-Zn-Mg系合金Al-Zn-Mg合金中主要合金元素为锌、镁,微量的添加元素有锰、铬、铜、锆和钛,杂质主要由铁和硅。
常用的Al-Zn-Mg系合金约有20个,如7003、7004、7005、7008、7108等,Al-Zn-Mg系合金具有良好的热变形能力,淬火范围很宽,在适当的热处理条件下能够得到较高的强度。
焊接性能良好,一般耐蚀性较好,有一定的应用腐蚀倾向,是高强可焊的铝合金,主要用于飞机和船舶部件、车辆装甲、军用浮桥、起重车辆等。
1.1 主要合金元素锌、镁:在Al-Zn-Mg系合金中,Zn和Mg两者含量一般不大于7.5%,Al-Zn-Mg 系合金随着锌、镁含量的提高,强度、硬度大大提高,但塑性、抗应力腐蚀性和断裂韧性降低。
合金的应力腐蚀倾向与Zn、Mg含量总和有关,高Mg低Zn或高Zn低Mg的合金,只要Zn、Mg含量总和不大于7.5%,该合金具有较好的耐应力腐蚀性能。
Zn、Mg含量不仅决定了强化相的数量,而且决定了淬火临界速度,因而决定了自淬火性和时效时的性能变化。
含Zn量低(3%以下)的合金强度低,伸长率高,在人工时效时不发生明显强化。
w(Zn)=4%-6%和w(Mg)=2%-4%合金的淬火时效的强度对淬火冷却速度很敏感,在空气中淬火将导致合金强度降低,并有很高的应力腐蚀倾向。
铝合金当中各项元素及微量元素对铸造性能和铸件性能有什么影响?以下对几个主要元素略作说明:硅(Si)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。
铜(Cu)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- 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)。
合金中锰的作用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述合金中的锰是一种重要元素,常常用于改善合金的性能和特性。
锰的加入可以引起许多影响,包括但不限于提高材料的强度和硬度,改善耐磨性能,增加抗腐蚀性能以及提高热处理工艺的适应性等。
因此,合金中的锰在工业生产和科研领域得到了广泛的应用和研究。
首先,合金中的锰能够显著增加材料的强度和硬度。
由于锰原子的尺寸较大,加入锰元素可以有效地弥补原材料中晶格的缺陷,从而有效增强了合金的晶格结构。
这种强化作用可以提高材料的抗拉强度、屈服强度和硬度,使得合金具有更好的机械性能。
其次,锰的存在能够改善合金的耐磨性能。
耐磨性是合金在与其他物质摩擦或接触时不易受损的能力,对于某些行业如汽车制造、机械工程和矿业等至关重要。
锰的加入可以使晶界弯曲度增加,晶界的移动受到阻碍,降低了材料的晶界迁移速率,从而提高了合金的耐磨性能。
此外,锰还能够显著提高合金的抗腐蚀性能。
在一些特殊的工作环境下,合金可能会受到腐蚀的侵蚀,导致材料的性能损失和使用寿命的缩短。
而锰的加入可以形成致密的氧化物层,阻挡了外界腐蚀介质对合金内部的侵蚀,从而提高了合金的抗腐蚀性能。
最后,合金中的锰还可以改善热处理工艺的适应性。
合金的热处理是一种重要的工艺过程,通过控制合金的组织和相变来改善材料的性能。
锰可以改变合金的相组成、晶粒尺寸和晶界迁移速率,从而影响热处理工艺的效果和适应性。
总之,合金中的锰在提高材料的强度和硬度、改善耐磨性能、增加抗腐蚀性能以及提高热处理工艺的适应性等方面发挥着重要的作用。
对于进行合金设计和工程应用的研究人员来说,深入了解并充分发挥锰的作用,将有助于提高合金材料的性能和质量。
1.2文章结构文章结构部分的内容应该是对整篇文章的大致框架进行介绍和概括。
可以按照以下内容编写:文章结构部分:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
其中,引言部分将概述合金中锰的作用,并介绍文章的目的和总结;正文部分将详细阐述合金中锰的三个重要作用;结论部分将对文章进行总结,并讨论研究意义和未来发展方向。
微量元素对铜合金的影响微量元素进入铜是不可避免的,由于元素特性的不同,可以不固溶于铜、微量固溶、大量固溶、无限互溶,固溶度随温度下降而激烈降低、固相下有复杂相变等,因此对铜性能的影响千差万别.现对各元素对铜性能的影响分别加以介绍。
氢氢在铜中的行为是人们正在研究的课题,氢与铜不形成氢化物,氢在液态和固态铜中的溶解度随着温度升高而增大,特别是在液态铜中有很大的溶解度,在凝固时,会在铜中形成气孔,从而导致铜制品的脆性和表面起皮;在固态铜中,氢以质子状态存在,氢的电子填充铜原子的S层轨道,形成质子型固溶体,氢对铜的性能虽然影响甚微,但氢对铜及铜合金来说是有害的,含氧铜在氢气中退火时会产生裂纹,即“氢病”,原因是发生Cu2O+H2 ⇌ 2Cu+H2O反应,产生的水蒸气会造成气孔和裂纹;各种元素对氢在铜中的溶解度影响不一,其中Ni、Mn等元素引起溶解度增加,P、Si等元素减少氢在铜中的溶解度,可以通过减少熔炼时间,调整成分,控制炉料中氢气含量,熔体表面采用木炭覆盖等办法减少铜中氢的含量。
氧氧在铜的生产过程中是不可避免的,其影响也非常重要,氧很少固溶于铜,1065℃时为0.06%,600℃时为0.002%(重量比);氧在铜中除极少易固溶外,均以Cu2O形式存在,铜的氧化物不固溶于铜,呈现Cu+Cu2O共晶组织,分布于晶界,共晶反应为:L含氧0.39% 1065℃α含氧0.01%+Cu2O,亚共晶铜中的含氧量与共晶量成正比,可在显微镜下与标准图片比较来精确测定铜中的含氧量。
氧对铜及合金性能的影响是复杂的,微量氧对铜的导电率和机械性能影响甚微,工业铜具有很高的导电率,其原因是氧作为清洁剂,可以从铜中清除掉许多有害杂质,以氧化物形式进入炉渣,特别是能够清除砷、锑、铋等元素,含有少量氧的铜其导电率可以达到100-103%±ACS,高纯铜如6N铜在深冷条件下电阻值是相当低的。
电真空构件用铜应严格控制其中氧的含量,其原因是电真空器件需要在氢气中密封,铜中氧的存在会导致氢病发生,引起器件高真空环境破坏,因此电真空用铜应该是无氧铜,中国国家标准中规定无氧铜中含氧量小于20ppm,美国ASTM标准中规定为3ppm,为控制氧含量,在无氧铜生产中都应选择优质电解铜原料,在熔炼工艺中采取还原性气氛,加强熔池表面覆盖,一般使用木炭保护;铜及铜合金熔炼时,一般均应进行脱氧,脱氧剂有磷、硼、镁等,以中间合金方式加入,磷是最有效的脱氧剂,不过应严格控制磷的残留量,因其能够强烈降低铜及合金的导电率。
A7075铝合金是一种典型的超高强度铝合金,常见的状态包括T6和T651。
T6状态下通过人工时效处理,而T651状态则是在T6的基础上再进行压铸变形来降低残余应力。
这种合金具有较高的强度、硬度和耐蚀性,广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车工业和可再生能源等领域。
其化学成分主要包括铝、镁、锌、铜和其他微量元素,这些成分的含量对其性能具有重要影响。
1. 铝(Al)是A7075合金的主要成分,其含量通常在90%以上。
铝本身具有良好的可塑性、导电性和导热性,是一种轻量化材料,广泛用于航空航天和汽车工业。
在A7075合金中,铝的存在保证了合金整体的轻量化特性,同时也提高了合金的强度和硬度。
2. 镁(Mg)是A7075合金的另一主要成分,其含量通常在2.1%~2.9%之间。
镁的添加可以有效提高铸造和加工性能,使合金具有较好的热处理响应性,从而增强了合金的强度和硬度。
镁还可以提高合金的耐腐蚀性能,使其在恶劣环境下也能保持良好的性能。
3. 锌(Zn)是A7075合金中的另一重要成分,其含量通常在5.1%~6.1%之间。
锌的加入可以进一步提高合金的强度和硬度,同时还有利于提高合金的耐磨性,延展性和冲击韧性。
这使A7075合金具有较好的抗拉伸和抗压性能,非常适合用于制造高强度零件和结构件。
4. 铜(Cu)是A7075合金中的微量元素,其含量通常在1.2%~2.0%之间。
铜的加入可以显著提高合金的强度和硬度,同时还有利于提高合金的耐蚀性和电导率。
这使A7075合金在航空航天和船舶制造中得到广泛应用,可以制造轻质高强结构件和零部件。
5. 其他微量元素如锰、铬、硅等也对A7075合金的性能有一定影响,可以起到合金化、强化和耐腐蚀等作用。
这些微量元素通常含量较低,但却对合金的性能起到了不可忽视的作用。
在总结回顾A7075-T651合金化学成分时,可以看到铝合金中的各种成分相互作用,共同提高了合金的强度、硬度和耐蚀性。
合金中的铝保证了其轻量化特性,镁和锌提高了其强度和硬度,铜和其他微量元素则增强了其耐腐蚀性能。
钢铁中微量金属元素的作用:--------------------------------------1、磷(P):使钢产生冷脆和降低钢的冲击韧性;但可改善钢的切削性能。
2、硅(Si):能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。
冶炼中的脱氧剂能增加钢的过热和脱碳敏感性。
3、锰(Mm):能提高钢的强度和硬度及耐磨性。
冶炼时的脱氧剂和脱硫剂。
4、铬(Cr):能增加钢的机械性能和耐磨性,可增大钢的淬火度和淬火后的变形能力。
同时又可增加钢的硬度、弹性、抗磁力和抗强力,增加钢的耐蚀性和耐热性等。
5、镍(Ni):可以提高钢的强度、韧性、耐热性、防腐性、抗酸性、导磁性等。
增加钢的淬透性及硬度。
6、钒(V):可赋于钢的一些特殊机械性能:如提高抗张强度和屈服点,明显提高钢的高温强度。
7、钛(Ti):可防止和减少钢中气泡的产生,提高钢的硬度、细化晶粒、降低钢的时效敏感性、冷脆性和腐蚀性。
8、铜(Cu):一般如P、S一样是残留有害元素。
Cu的存在会降低钢的机械性能,破坏钢的焊接性能,会使钢在锻轧等加工时产生热脆性。
钢中加入一定量的Cu,可提高钢的退火硬度,降低成本。
若含Cu 0.15~0.25%时,可使钢的耐大气腐蚀的性能。
9、铝(Al):(1)低碳结构钢中 0.5~1%的Al有助于增加钢的硬度和强度;(2)铬钼钢和铬钢中含Al可增加其耐磨性;(3)高碳工具钢中Al的存在可使产生淬火脆性。
10、钨(W):可提高钢的蠕变强度,又是钢中碳化物的强促进剂,每1%的W可提高钢的抗张强度和屈服点4×9.8N/cm²,并使其具有回火稳定性和高温强度。
11、钼(Mo):可增加钢的强度又不致降低钢的可塑性和韧性,同时又能使钢在高温下具有足够的强度,能改善钢的冷脆性和耐磨性等。
12、钴(Co):可以提高和改善钢的高温性能,增加其红硬性,提高钢的抗氧化性和耐蚀性能等。
13、铌(Nb):可使钢的晶粒细化,降低钢的过热敏感性及回火脆性;改善钢的焊接性能,提高耐热钢的强度和抗蚀性等。
微量元素对再生铝合金铸锭的影响及控制微量元素通常是指在铝合金材料中所占比例小于1%的过渡族元素,当然,某组元在某合金中是主要组元,但在另一类合金中则可能成为微量元素或者杂质。
人们通常会忽略微量元素对材料的影响。
正常情况下微量元素也不会在合金材料中起到破坏作用,但是,当零部件企业所用铝合金材料来源为再生铝合金铸锭时,微量元素就是不可忽视的因素了,无论微量程度如何,它都存在于合金铸锭中,由于它的存在,也必然会给铸件带来影响。
1微量元素与再生铝合金铸锭的关系再生铝合金铸锭的原料基础与铝合金铸锭的原料基础有着很大的区别,因为前者的原料来源于废旧回收铝,它的基底原料是已经合金化后,各种微量元素已经存在其中了,而后者来源于原铝,它的基底原料为纯铝不含其他合金元素,因此,当再生铝合金铸锭作为零部件企业的原料时,在微量元素的限制与添加比例上一成不变的参照原有铸造铝合金标准显然不适用了。
因为报废的原材料中含有大量的多种金属和非金属以及杂质,特别是近些年来交通用铝、通用机械的迅猛发展,终端市场对铸造铝合金零部件的设计优化和合金强化的多样性,造成了供给侧的废料变化增快,废料中所含的各种合金元素的多样性、复杂性和变化性是再生铝合金原料的一大特点,再生铝合金原料的不可预估性,对铸件所需材料基底的连续性以及许多无法估计的缺陷诱发因素都存在着不同程度的影响。
当再生铝合金铸锭作为原料时,不太起眼的所谓微量元素的影响力不仅存在,而且危害还有可能是巨大的。
我过去接触了很多类似的案例,下游企业常常因为这些微量元素的原因,造成产品缺陷和不可预估的损失。
很多时候零件铸造加工企业在同等工艺下批量报废,却苦苦找不到原因,有不了了之的,也有找再生铝合金铸锭企业扯皮的。
要求赔偿的,退货的等等。
查看牌号元素标准,各种元素都在范围内。
但是,恰恰这里有一个不为人知的一个很大的认知误区—微量元素。
我们现行的铝合金材料标准里元素质量分数的确定,都是在以原生铝为基底的基础上,通过计算并且经过大量的试验得出的合金材料的元素含量与材料性能,换句话说就是基底材质是比较纯净的,在此基础上得出的相关数据,与合金化后的废铝作为基底的材质相比,是完全不能等同的。
6069铝合金化学成分6069铝合金是一种常用的铝合金材料,其化学成分对其性能和用途有着重要影响。
本文将围绕6069铝合金的化学成分展开详细介绍。
6069铝合金的化学成分主要包括铝(Al)、镁(Mg)、锰(Mn)、铬(Cr)、锌(Zn)等元素。
其中,铝是6069铝合金的主要成分,占比超过90%。
铝具有轻量、良好的导热性和导电性等优点,使得6069铝合金具有较低的密度和良好的导热性能,适用于制造航空航天器、汽车零部件等要求轻量化和高导热性的产品。
镁是6069铝合金中的另一个重要成分,其含量一般在0.8%到1.5%之间。
镁在铝合金中起到强化作用,能够提高合金的强度和硬度。
同时,镁还能够形成一种称为Mg2Al3的相,这种相能够有效地抑制晶界的腐蚀和裂纹的扩展,提高合金的耐蚀性和疲劳寿命。
锰是6069铝合金的另一个重要合金元素,其含量一般在0.3%到0.9%之间。
锰能够与铝形成固溶体,能够提高合金的强度和硬度。
此外,锰还能够提高合金的耐腐蚀性和抗疲劳性能,使得6069铝合金在恶劣环境下具有较好的使用性能。
铬是6069铝合金中的微量元素,其含量一般在0.04%到0.35%之间。
铬能够与铝形成固溶体,并能够提高合金的强度和耐腐蚀性能。
此外,铬还能够抑制晶界的腐蚀和裂纹的扩展,提高合金的疲劳寿命。
锌是6069铝合金中的另一个微量元素,其含量一般在0.25%到0.55%之间。
锌能够与铝形成固溶体,并能够提高合金的强度和硬度。
同时,锌还能够提高合金的耐蚀性和抗疲劳性能,使得6069铝合金具有较好的使用性能。
6069铝合金的化学成分对其性能和用途有着重要影响。
铝是主要成分,具有轻量和导热性能;镁、锰、铬、锌等元素能够提高合金的强度、硬度、耐蚀性和抗疲劳性能。
因此,6069铝合金在航空航天、汽车零部件等领域得到广泛应用。
微量元素B对T i-48A l合金组织细化的影响Effects of T race Element of Boron onM icrostructures R efinement in T i-48A l A lloy李臻熙,曹春晓(北京航空材料研究院,北京100095)LI Zhen-x i,CAO Chun-x iao(Institute o f Aer onautical M ater ials,Beijing100095,China)摘要:研究了微量元素B对T i-48A l合金组织细化的作用。
结果表明,加入微量B可在合金中生成细长的带状T iB2相; B含量达0.8at%时,可显著细化铸态组织;1150℃/24h/A C处理时,除晶界外,含B合金中的 相还可以从T iB2/基体界面上形核析出,因形核部位的增加,细化了近 组织;在 单相区热处理,T iB2相可非常有效地阻碍 晶粒长大,加入0.5at%B可使全片层组织平均晶粒直径降低一个数量级。
关键词:T iA l合金;硼化物;组织细化中图分类号:T G243 文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2000)03-0017-05Abstract:T he effects of trace elem ent of boron on microstr uctures refinement in T i-48Al alloy w ere investigated.T he results show that flaky T iB2phases ar e g enerated after boron w er e added into al-lo ys;T he as-cast micr ostructures are significantly refined w hen the boro n additions are up to 0.8at%;During1150℃/24h/AC heat tr eatment, phase in the alloys co ntaining boron nucleate on T iB2/matrix interfaces in addition to g rain boundaries,as a result,the near micr ostructures are r efined as nucleation sites incr easing;During so lution heat treatm ent in single phase ar ea,T iB2 phases hinder grains fro m gro w ing very effectively,averag e diameter o f fully lamellar grains de-creases a order of m ag nitude w ith boron additions o f0.5at%.Key words:T iAl allo y;bor ide;microstructure refinement TiAl基合金具有优良的高温强度、抗蠕变和抗氧化性能,而且密度低、模量高[1,2]。
含钒的功能主治1. 含钒的概述含钒是指物质中含有钒元素的化合物或合金。
钒在自然界中广泛存在,是一种重要的微量元素。
含钒的物质常常具有一定的功能和治疗作用。
本文将介绍几种常见含钒物质的功能和主治。
2. 含钒的功能与主治2.1 含钒合金•含钒合金是由钒与其他金属元素组合而成的合金材料。
具有以下功能与主治:–增强材料的强度和硬度:含钒合金可以显著提高金属材料的强度和硬度,使其更加耐磨和耐腐蚀。
–促进晶粒细化:钒元素可以在合金中起到晶粒细化的作用,提高材料的综合性能。
–调节合金的组织结构:含钒合金可以调节合金的组织结构,改变材料的特性和性能。
–用于制备高强度钢材:钒以其优异的强度和耐磨性,广泛应用于制备高强度钢材。
2.2 含钒化合物•含钒化合物是指含有钒元素的化合物。
以下是几种常见含钒化合物及其功能与主治:–钒酸铅:具有很强的氧化性,可用作氧化剂和催化剂。
常用于电池制造、催化剂制备等领域。
–钒酸钾:具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤等作用,可用于药物制备和医学研究。
–钒酸铋:具有止痛、镇痛、抗炎等作用,可用于药物制备和医疗用途。
–钒酸锂:具有良好的导电性和溶解性,常用于制备电池和电子材料。
2.3 含钒的中药材•在传统中药中,也有一些草药含有钒元素并具有特定的功能与主治:–丹参:丹参是一种含有丹参酮类活性成分的草本植物。
含钒的丹参常用于治疗心血管疾病,具有降血压、抗血小板聚集等作用。
–紫草:紫草是一种富含钒的中草药,具有清热解毒、抗菌消炎等作用。
常用于治疗皮肤炎症、烫伤等。
–硫磺炖鸡:硫磺炖鸡是一道传统中药食疗菜品,其中的硫磺富含钒元素。
常用于治疗风湿骨痛、跌打损伤等。
3. 含钒的注意事项•尽管含钒物质具有一定的功能和主治,但在使用过程中还是需要注意以下事项:–使用合金时避免过度使用,以免出现材料过硬导致脆化等问题。
–使用含钒化合物时需按照具体说明和剂量使用,避免过量使用或与其他物质发生不良反应。
–若采用含钒的中药材进行治疗,请遵循医生的建议并注意剂量控制。
合金中微量元素的作用
1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。
硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。
含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。
硅量增加,会降低钢的焊接性能。
3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。
锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。
4、磷(P):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。
5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。
使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。
硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。
所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。
在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。
6、铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。
铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀
性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。
7、镍(Ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。
镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。
但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
8、钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。
结构钢中加入钼,能提高机械性能。
还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。
在工具钢中可提高红性。
9、钛(Ti):钛是钢中强脱氧剂。
它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。
改善焊接性能。
在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。
10、钒(V):钒是钢的优良脱氧剂。
钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。
钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
11、钨(W):钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。
钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。
在工具钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用。
12、铌(Nb):铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性,提高强度,但塑性和韧性有所下降。
在普通低合金钢中加铌,可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。
铌可改善焊接性能。
在奥氏体不锈钢中加铌,可防止晶间腐蚀现象。
13、钴(Co):钴是稀有的贵重金属,多用于特殊钢和合金中,如热强钢和磁性材料。
14、铜(Cu):武钢用大冶矿石所炼的钢,往往含有铜。
铜能提高强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。
缺点是在热加工时容易产生热脆,铜含量超过0.5%塑性显著降低。
当铜含量小于0.50%对焊接性无影响。
15、铝(Al):铝是钢中常用的脱氧剂。
钢中加入少量的铝,可细化晶粒,提高冲击韧性,如作深冲薄板的08Al钢。
铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能,铝与铬、硅合用,可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。
铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切
削加工性能。
16、硼(B):钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度。
17、氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏感性。
18、稀土(Xt):稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。
这些元素都是金属,但他们的氧化物很象“土”,所以习惯上称稀土。
钢中加入稀土,可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质,从而改善了钢的各种性能,如韧性、焊接性,冷加工性能。
在犁铧钢中加入稀土,可提高耐磨性。
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