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压铸铝合金分类

2021-01-08

压铸铝合金除了具有较好的压铸工艺性能及较佳的力学性能外,还需具备以下几点工艺性能:

(1)良好的热塑性流变性能,在过热度不高及液、固相线温度附近应具有良好的热塑性流变性能,以实现复杂型腔的填充,形成良好的铸造表面,避免缩孔缺陷的产生。

(2)较小的线收缩率,避免压铸过程产生裂纹和变形,提高制品的尺寸精度。

(3)较小的凝固温度区间,便于实现快速同时凝固,减少内部收缩孔洞等缺陷的数量。

(4)良好的高温热强度,避免开模时产生热裂或严重变形。

(5)较好的铸件/铸型界面性能,与压铸模具不发生化学反应、亲和力小,避免粘型和铸件/铸型界面发生合金化反应。

(6)良好的物化性能,在高温熔融状态下不易吸气、氧化,以满足压铸过程长时间保温的需求。

按合金成分来分,压铸铝合金可分为Al-Si(Al-Si-Cu、Al-Si-Mg)、Al-Cu、Al-Mg与Al-Zn四个系列, Al-Si压铸合金因结晶温度间隔小、硅相凝固结晶潜热和比热容大、线收缩率小、且具有良好的流动性能、充型性能和较小的热裂、疏松倾向,因此应用zui为广泛。Al-Cu系压铸合金虽具有较高的机械力学性能,但Cu元素的加入降低了材料的耐蚀性能,压铸制品使用寿命随之大幅下降,且压铸过程易产生偏析、开裂,因此应用范围较小。

与Al-Si系压铸合金相比,Al-Mg系压铸合金铸造性能差、力学性能波动和壁厚效应大、压铸过程易开裂,且应力腐蚀倾向较大;Al-Zn系压铸合金虽经自然时效可获得较佳的力学性能,但其耐蚀性差、易出现热裂与应力腐蚀,使用较少。表1所示为目前常用压铸铝合金的牌号、化学成分与力学性能,其中尤以Al-SI-Cu系合金应用zui为广泛,诸如AlSi9Cu3(A380)与AlSi11Cu3(ADC12)。如表1所示,压铸铝合金一般多添加Si、Cu、Mg、Mn、Fe、Ni与稀土元素。

由于Si元素的凝固潜热远大于Al元素,添加适量的Si可提高合金的工艺流动性能,降低热裂倾向,提高材料的气密性、耐蚀性与导热系数,当添加25%的Si元素时,压铸合金的凝固体收缩率可降至0,可用于制造活塞等尺寸稳定性要求极高的压铸制品。Fe元素可改善脱模性能,一般添加量需>0.6%,过量Fe元素易形成针或片状β-AlFeSi相,降低合金的塑性,可在提高Fe元素添加含量的同时添加适量Mn元素(≤0.5%),改善合金的脱模性能。加入Cu元素可增强合金的耐蚀性、机械强度与导热性能,提高合金的工艺流动性、抗蠕变性能、耐疲劳强度与机械加工性能;当Cu作为强化相固溶于铝基体或以颗粒状化合物形式存在时,合金的强度、硬度可得到明显提高,但延伸率略有下降;当Cu形成网状化合物时,合金的强度、延伸率均大幅下降。

Mg元素可提高合金的耐蚀性与机械强度,粘膜倾向也会随之降低,改善合金的机械加工性能。Al-Si-Cu系压铸合金材料通常还会添加0.5~1.0%的Sm元素细化共晶硅相的尺寸,降低其二次枝晶臂间距,提高合金的强度与塑性;添加适量的Sr元素(0.02~0.08%)可在改善共晶硅形貌的同时,实现晶粒细化,有效提高压铸合金的综合机械力学性能。1~1.5%含量Ni元素的添加可提高合金的强度、硬度与耐蚀性,明显减轻合金对模具的损害。目前国内zui常用的压铸铝合金A380通过提高Si、Mn与Mg含量,降低Fe、Cu含量,添加0.04%Sr与0.05%Be元素,延伸率可提高至5.0%以上。

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