微量元素对铝合金性能的影响

铝合金中各种元素的作用Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT铝合金中各种元素的作用一、合金元素影响铜元素Cu合金富铝部分548时，铜在铝中的最大溶解度为%，温度降到302时，铜的溶解度为%。

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。

中铜含量通常在%～5%，铜含量在4%～%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SiAl—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%。

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。

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%，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MgAl－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MnAl－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%。

铝合金中各种元素的作用一、合金元素影响铜元素Cu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SiAl—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MgAl－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MnAl－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。

mn元素在铝合金中的作用铝合金是一种广泛应用的金属材料，其优良的性能使其在航空航天、汽车制造、电子设备等领域得到广泛应用。

而其中，mn元素作为铝合金中的重要合金元素之一，发挥着重要的作用。

mn元素可以显著提高铝合金的强度和硬度。

铝合金的强度主要取决于其中的合金元素和晶粒尺寸。

mn元素能够与铝形成固溶体，使晶格结构更加均匀，从而提高合金的强度和硬度。

此外，mn元素还能够抑制晶粒的长大，细化晶粒尺寸，增加晶界的数量，进一步提高合金的强度和硬度。

mn元素可以提高铝合金的耐蚀性能。

铝合金在使用过程中容易受到氧化、腐蚀等环境影响，降低其使用寿命。

而mn元素能够与铝形成致密的氧化物膜，有效阻止氧化物和腐蚀介质的侵蚀，提高铝合金的耐蚀性能。

此外，mn元素还能够吸附在铝合金表面，形成一层保护膜，进一步提高铝合金的抗腐蚀能力。

mn元素还可以改善铝合金的加工性能。

铝合金具有良好的可塑性和可加工性，可以通过各种工艺进行成型和加工。

而mn元素的添加可以降低铝合金的热处理温度和加工硬化率，提高其热加工性能。

此外，mn元素还能够降低铝合金的热膨胀系数，提高其热稳定性，使其在高温环境下的性能更加稳定。

mn元素还可以改善铝合金的焊接性能。

铝合金在焊接过程中容易产生焊缝裂纹和气孔等缺陷，影响其焊接质量。

而mn元素的添加可以改善铝合金的熔化性能，降低熔化温度和焊接温度梯度，减少焊接变形和应力集中，提高焊接接头的强度和密封性。

mn元素还可以改善铝合金的热处理性能。

铝合金在热处理过程中容易产生晶界腐蚀、析出相过多或过少等问题，影响其性能。

而mn元素的添加可以调节合金元素的析出相行为，提高合金的热处理稳定性，使其在热处理过程中获得更好的显微组织和性能。

mn元素在铝合金中具有重要的作用。

它可以显著提高铝合金的强度和硬度，改善其耐蚀性能和加工性能，提高焊接性能和热处理性能。

因此，在铝合金制造和应用过程中，合理控制mn元素的添加量和处理工艺，可以有效提高铝合金的综合性能，满足不同领域的需求。

微量元素对铝合金性能的影响一、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。

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。

二、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。

三、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。

四、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五、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+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)。

2023年 1月下 世界有色金属143化学化工C hemical Engineering微量元素对铝硅合金影响陆兴茂（株洲冶炼集团股份公司技术中心，湖南　株洲　４１２００４）摘 要：本文研究了在铝硅（Ａｌ１３％Ｓｉ）合金中添加微量元素Ｔｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｉ等，其对合金的组织结构、焊接、着色、成型性能、机械强度以及耐磨性带来的影响。

实验结果表明，添加Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｎｉ元素可以有效提高Ａｌ－Ｓｉ合金的耐腐蚀性能，其中添加Ｍｇ的效果尤为显著；而添加Ｔｉ、Ｍｎ则能够显著提高合金的韧性；添加Ｎｉ、Ｃｒ则能够显著提高Ａｌ－Ｓｉ合金的硬度。

然而，添加Ｔｉ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｉ等元素会以不同程度降低Ａｌ－Ｓｉ合金的耐磨性能。

关键词：铝硅合金；耐磨性；机械强度；电子设备材料中图分类号：ＴＧ１７２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）０２－０１４３－３Influence of trace elements on Aluminum silicon alloyLU Xing-mao（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｚｈｕｚｈｏｕ　Ｓｍｅｌｔｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ，Ｚｈｕｚｈｏｕ　４１２００４，Ｃｈｉｎａ）Abstract:　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｒａｃｅ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　Ｔｉ，　Ｍｇ，　Ｍｎ，　Ｃｕ，　Ｃｒ，　Ｚｎ，　Ｎｉ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，　ｗｅｌｄｉｎｇ，　ｃｏｌｏｒｉｎｇ，　ｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ，　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｗｅａｒ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ａｌｕｍｉｎｕｍ－ｓｉｌｉｃｏｎ　（Ａｌ１３％Ｓｉ）　ａｌｌｏｙ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．　Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｕ，　Ｃｒ，　Ｔｉ，　Ｍｇ，　Ｚｎ　ａｎｄ　Ｎｉ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｃａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　Ａｌ－Ｓｉ　ａｌｌｏｙ，　ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｇ，　ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｉ　ａｎｄ　Ｍｎ　ｃａｎ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｌｌｏｙ．　Ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｉ　ａｎｄ　Ｃｒ　ｃａｎ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｎｅｓｓ　ｏｆ　Ａｌ－Ｓｉ　ａｌｌｏｙ．　Ｈｏｗｅｖｅｒ，　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｉ，　Ｍｇ，　Ｍｎ，　Ｃｕ，　Ｃｒ，　Ｚｎ，　Ｎｉ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｗｉｌｌ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｗｅａｒ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　Ａｌ－Ｓｉ　ａｌｌｏｙ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｄｅｇｒｅｅｓ．Keywords: ａｌｕｍｉｎｕｍ－ｓｉｌｉｃｏｎ　ａｌｌｏｙ；　Ａｂｒａｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ；　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ收稿日期：２０２２－１２作者简介：陆兴茂，男，生于１９８０年，陕西山阳人，汉族，本科，工程师，研究方向：有色金属合金。

6 合金元素影响铜元素在548 C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CuAl 2 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。

硅元素在共晶温度577 C时，硅在固溶体中的最大溶解度为1.65%。

因为溶解度随温度降低而减少，所以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M g2Si。

镁和硅的质量比为1.73 :1。

设计Al -M g-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 -M g-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。

Mg2Si 在铝中的最大溶解度为1.8 5%，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34M Pa。

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M g5A l8 化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。

锰元素在共晶温度65 8 C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 -M n 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。

铝合金中各种元素的作用，包含合金元素、微量元素、杂质元素对铝合金的影响一、合金元素影响1.铜元素Cu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。

2.硅元素SiAl—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。

3.镁元素MgAl-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。

4.锰元素MnAl-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%。