铝合金熔铸加工技术原理三
作者王伟**铝业集团公司
（接篇）
三合金元素铝合金熔炼中作机理
铝合金中合金元素合金强化体铝中表现相铝合金分类牌号现铝合金中作进行介绍
1锰（Mn）作
数铝合金中含锰然状态锰灰红色金属纯电解锰片状密度720熔点1244±3℃晶相结构体心立方四方素异构转变锰三种形态原子半径α124Aoγ1366Aoδ1334Ao（1Ao01nm）
3xxx系合金中锰合金元素晶温度685℃时锰铝中溶解度182室温时006锰铝合金中存形式：熔固溶体二形成化合物MnAL６MnAL6电极电位铝基体电位相合金耐蚀性该系部分ALMg系合金起称防锈铝合金强度溶解度增加增加般量超１６％锰含量08时合金延伸率达值合金具优良深性变薄拉伸性30043105罐料合金包装领域中量．3xxx系合金世界量合金品种锰提高合金结晶温度产生挤压效应
3系合金中铁硅杂质铁硅元素含量合金相成分显微组织影响铝合金中铁锰时存时互相影响易生成铝铁锰粗化合物（MnFe）AL6恶化材料性铝合金中铁合金元素时应加锰3xxx系铝锰合金易产生偏析组织材料加热退火容易产生粗组织严重影响合金性铝锰合金般进行提高合金强度热处理实际生成中应注意铁杂质控制外铝锰合金锭坯半连续铸造时冷水冷速度宜防止产生成分偏析
2镁（Mg）作
镁5xxx系合金元素镁银白色金属**密度174原子半径160Аo（铝原子半径1431）熔点6488℃沸点1107℃密排六方结构商品镁块状（610Kg块）表面涂黄油包油纸防锈镁铝中溶解度晶温度451℃时镁溶解度高达149温度降低溶解度快降室温时约034—17镁饱固溶体中扩散析出慢半连续铸造时冷速度AlMg合金（成分镁<60时）室温极易生成饱固溶体组织室温相稳定果合金进行变形加工进行加热饱固溶体析出β（Al3Mg2）相化合物
β相强化效果（显微硬度HRv﹦647）晶界剪切带析出恶化合金强度抗蚀性β相析出合金性反更高镁合金加工变形般进行热处理强化镁铝中形成固溶体固溶强化效果锰高强度言加入08镁相125锰铝镁系合金铝锰系合金强度高
外铝镁固溶体型合金抗蚀性（气海洋条件）良焊接性着含镁量增加合金强度提高抗蚀性焊接性表面**变坏
镁铝合金加入量<70含镁量>30时称高镁合金着含镁量增加合金表面氧化膜组成发生变化合金熔炼时易氧化易吸气易烧损易产生夹渣熔炼高镁合金时加入微量铍（000200002）改变氧化膜性质消述缺陷合金浇铸温度偏高时表面呈黑色造成铸锭表面质量降高镁合金原料中含金属鈉时易产生鈉脆合金铸造热轧工艺中毛坯出现裂纹防止鈉脆产生熔炼高镁合金时鈉盐做熔剂鈉盐含量控制<0001产生鈉脆性
铝镁合金中加锰含量01508间锰作防止合金晶粒长时增加合金强度
CrV代锰作
铝镁系合金加入铍改善氧化膜性质铍加入引起合金晶粒粗应加入钛抵消铍影响
铁硅铝镁合金塑性抗蚀性延伸率强度良影响做拉伸线材时控制铁硅含量适增加硅含量0508改善合金焊接性5A03（LF3）合金铜锌降低合金抗蚀性元素
3铜（Cu）作
铜颜色紫红色**面心立方晶格密度892熔点10834℃原子半径1278Ao548℃时铜铝中溶解度567室温02铜热处理强化铝合金中重基合金元素2xxx系合金组元铜铝合金中强化作强镁强化效果1520倍含40Cu10Mg合金 时效处理合金抗拉强度达470Mpa（2A12）铝铜基合金称硬铝种强化效果热处理方法称强化热处理合金
铜加入铝合金铸造时急冷形成饱α固溶体通淬火时效处理溶解析出金属二元化合物θ相CuAl2（HRv547Kg㎜2）镁锰存时形成三元金属化合物强化相（S相Al2CuMgT相Al6Mg4Cuβ相Cu3Mg2
）明显提高合金强度耐热性作中θ相S相强化效果β相T相强化效果微弱2xxx系（AlCuMg）热处理强化合金控制强化相析出达通热处理工艺提高合金强度目附铝铜系合金时效强化机理：
铝铜合金时效强化程分四阶段：
第阶段：饱α固溶体某晶面产生铜原子偏聚现象形成铜原子富集区（GP[Ⅰ]区）α固溶体产生严重晶格畸变位错运动受阻碍合金强度提高
第二阶段：时间延长GP[Ⅰ]区进步扩发生序化便形成序富铜区称GP[Ⅱ]区成分接CuAl2（θ相）成中间状态常θ″表示θ″析出进步加重α相晶格畸变合金强度进步提高
第三阶段：着时效程进步发展铜原子GP[Ⅱ]区继续偏聚铜铝原子12时形成母相保持格关系渡相θ′θ′相出现初期母相晶格畸变达合金强度达峰值
第四阶段：时效期渡相θ′铝基固溶体中完全脱落形成基体明显相界面独立稳定相CuAl2称θ相时θ相基体格关系完全破坏格畸变消失着θ相质点聚集长合**显软化强度硬度降低保证强化效果应θ相脱溶前降低温度结束热处理程
铝铜镁系耐热性较α+θ+S相区含3849Cu12—18Mg（2A12LY12）合金150℃具高强度α+S相区含3243Cu（2A022A06）合金150℃250℃较高强度航空领域广泛途含铜合金抗蚀性较差板材加工时板坯面两端包覆纯铝称包铝工艺外铝铜合金焊接性
未完续
5
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（接篇）
三合金元素铝合金熔炼中作机理
铝合金中合金元素合金强化体铝中表现相铝合金分类牌号现铝合金中作进行介绍
1锰（Mn）作
数铝合金中含锰然状态锰灰红色金属纯电解锰片状密度720熔点1244±3℃晶相结构体心立方四方素异构转变锰三种形态原子半径α124Aoγ1366Aoδ1334Ao（1Ao01nm）
3xxx系合金中锰合金元素晶温度685℃时锰铝中溶解度182室温时006锰铝合金中存形式：熔固溶体二形成化合物MnAL６MnAL6电极电位铝基体电位相合金耐蚀性该系部分ALMg系合金起称防锈铝合金强度溶解度增加增加般量超１６％锰含量08时合金延伸率达值合金具优良深性变薄拉伸性30043105罐料合金包装领域中量．3xxx系合金世界量合金品种锰提高合金结晶温度产生挤压效应
3系合金中铁硅杂质铁硅元素含量合金相成分显微组织影响铝合金中铁锰时存时互相影响易生成铝铁锰粗化合物（MnFe）AL6恶化材料性铝合金中铁合金元素时应加锰3xxx系铝锰合金易产生偏析组织材料加热退火容易产生粗组织严重影响合金性铝锰合金般进行提高合金强度热处理实际生成中应注意铁杂质控制外铝锰合金锭坯半连续铸造时冷水冷速度宜防止产生成分偏析
2镁（Mg）作
镁5xxx系合金元素镁银白色金属**密度174原子半径160Аo（铝原子半径1431）熔点6488℃沸点1107℃密排六方结构商品镁块状（610Kg块）表面涂黄油包油纸防锈镁铝中溶解度晶温度451℃时镁溶解度高达149温度降低溶解度快降室温时约034—17镁饱固溶体中扩散析出慢半连续铸造时冷速度AlMg合金（成分镁<60时）室温极易生成饱固溶体组织室温相稳定果合金进行变形加工进行加热饱固溶体析出β（Al3Mg2）相化合物
β相强化效果（显微硬度HRv﹦647）晶界剪切带析出恶化合金强度抗蚀性β相析出合金性反更高镁合金加工变形般进行热处理强化镁铝中形成固溶体固溶强化效果锰高强度言加入08镁相125锰铝镁系合金铝锰系合金强度高
外铝镁固溶体型合金抗蚀性（气海洋条件）良焊接性着含镁量增加合金强度提高抗蚀性焊接性表面**变坏
镁铝合金加入量<70含镁量>30时称高镁合金着含镁量增加合金表面氧化膜组成发生变化合金熔炼时易氧化易吸气易烧损易产生夹渣熔炼高镁合金时加入微量铍（000200002）改变氧化膜性质消述缺陷合金浇铸温度偏高时表面呈黑色造成铸锭表面质量降高镁合金原料中含金属鈉时易产生鈉脆合金铸造热轧工艺中毛坯出现裂纹防止鈉脆产生熔炼高镁合金时鈉盐做熔剂鈉盐含量控制<0001产生鈉脆性
铝镁合金中加锰含量01508间锰作防止合金晶粒长时增加合金强度
CrV代锰作
铝镁系合金加入铍改善氧化膜性质铍加入引起合金晶粒粗应加入钛抵消铍影响
铁硅铝镁合金塑性抗蚀性延伸率强度良影响做拉伸线材时控制铁硅含量适增加硅含量0508改善合金焊接性5A03（LF3）合金铜锌降低合金抗蚀性元素
3铜（Cu）作
铜颜色紫红色**面心立方晶格密度892熔点10834℃原子半径1278Ao548℃时铜铝中溶解度567室温02铜热处理强化铝合金中重基合金元素2xxx系合金组元铜铝合金中强化作强镁强化效果1520倍含40Cu10Mg合金 时效处理合金抗拉强度达470Mpa（2A12）铝铜基合金称硬铝种强化效果热处理方法称强化热处理合金
铜加入铝合金铸造时急冷形成饱α固溶体通淬火时效处理溶解析出金属二元化合物θ相CuAl2（HRv547Kg㎜2）镁锰存时形成三元金属化合物强化相（S相Al2CuMgT相Al6Mg4Cuβ相Cu3Mg2
）明显提高合金强度耐热性作中θ相S相强化效果β相T相强化效果微弱2xxx系（AlCuMg）热处理强化合金控制强化相析出达通热处理工艺提高合金强度目附铝铜系合金时效强化机理：
铝铜合金时效强化程分四阶段：
第阶段：饱α固溶体某晶面产生铜原子偏聚现象形成铜原子富集区（GP[Ⅰ]区）α固溶体产生严重晶格畸变位错运动受阻碍合金强度提高
第二阶段：时间延长GP[Ⅰ]区进步扩发生序化便形成序富铜区称GP[Ⅱ]区成分接CuAl2（θ相）成中间状态常θ″表示θ″析出进步加重α相晶格畸变合金强度进步提高
第三阶段：着时效程进步发展铜原子GP[Ⅱ]区继续偏聚铜铝原子12时形成母相保持格关系渡相θ′θ′相出现初期母相晶格畸变达合金强度达峰值
第四阶段：时效期渡相θ′铝基固溶体中完全脱落形成基体明显相界面独立稳定相CuAl2称θ相时θ相基体格关系完全破坏格畸变消失着θ相质点聚集长合**显软化强度硬度降低保证强化效果应θ相脱溶前降低温度结束热处理程
铝铜镁系耐热性较α+θ+S相区含3849Cu12—18Mg（2A12LY12）合金150℃具高强度α+S相区含3243Cu（2A022A06）合金150℃250℃较高强度航空领域广泛途含铜合金抗蚀性较差板材加工时板坯面两端包覆纯铝称包铝工艺外铝铜合金焊接性
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