压铸铝合金的成分及其含量对铸件的力学性能影响明显,对于不同铸件的性能要求,应选用不同压铸工艺及相应的铝合金成分。目前工业领域中压铸铝合金应用广的是Al-Si二元合金系、Al-Mg二元合金系、Al-Si-Mg合金系、Al-Si-Cu合金系等,中国、美国、日本常用铝合金型号及成分如表1所示。
一般传统的压铸铝合金中主要加入的合金元素有Si、Fe、Cu等,其中Si元素的加入能增强铝合金的流动性,Fe元素的加入有利于压铸件脱模,Cu元素的加入能增强铸件强度,多种不同合金元素的加入使铝合金具有不同的性质及优缺点。
Fe元素在压铸铝合金中是影响较大的杂质元素,Fe元素易与铝合金中的Al、Si、Mg等元素反应形成Al3Fe、Al9Fe2Si2、Al8Mg3FeSi6等相,均属于硬脆相,易产生裂纹,并在该相位置易累积杂质气体,使合金的力学性能降低。利用压铸工艺在一定程度上减少针状富含Fe相的析出(见图2),使之减少对基体的不好影响。此外,Fe元素含量较多还会降低铝合金的抗腐蚀性与流动性,增加压铸的热裂倾向与缩孔倾向。
压铸铝合金中也常加入稀土元素,稀土元素的原子半径大于Al元素的原子半径,Al元素的晶体结构是面心立方晶格,稀土元素为密排六方晶格,因此稀土元素在铝合金中的溶解度小,不易生成固溶体。铝压铸厂家中加入稀土元素,会富集在固液界面的前面,出现成分过冷现象,可提高铝合金的力学性能。
稀土元素较为活泼,容易填补铝合金熔炼时合金相产生的缺陷,减小两相界面间的表面张力,并在合金晶粒表面形成活性层以阻止晶粒的长大。对于合金中的Fe元素等杂质,稀土元素可与其发生反应,净化铝液,改善富Fe杂质相。