第三章常用船机金属材料液态成形技术.pptVIP

铸造铝硅合金（通常称为“硅铝明”，含硅范围为4~14%） （i）二元铝硅合金 α相：硅溶于铝中的固溶体 β相：铝溶于硅中的固溶体（硬而脆），溶解度很小，通常称为硅。需经过变质处理提高其机械性能。 铝合金的变质处理：向铸造铝硅合金液中加入变质剂，以改变结晶相的形态，细化其组织的工艺过程。 铝硅合金的变质处理主要是共晶体的变质（细化）。通过加入钠或钠盐，使粗大片状共晶体（α+Si）基体上分布着少量初晶硅的组织变成树枝状的α相和（α+Si）的共晶体组成的亚共晶组织，共晶体中的Si变成细粒状。 例如：典型的二元铝硅合金ZL102，Si%=11～13%。不经变质处理：粗大针状共晶体和块状初晶硅；变质后：共晶点含硅量增至14%左右，共晶温度降至564℃，得到亚共晶组织，性能较好的α枝晶代替了硬脆的初晶硅，共晶硅也得到了细化。铝硅合金变质后，抗拉强度和延伸率均大大提高。 （ii）多元铝硅合金 使用多元合金的原因：在铝硅合金中加入Mg、Cu、Mn等元素，使它们不同程度地溶入α固溶体中，提高了合金的强度。更为重要的是，有些合金元素在合金中形成强化相，如Mg2Si，Al2Cu等，使铝合金经热处理后，机械性能大大提高。 我国常用多元铝硅合金： Al-Si-Mg系：ZL101是典型的Al-Si-Mg系合金，含Si6.0～8.0%。加入0.2～0.4%的Mg，一部分溶于α固溶体，大量形成Mg2Si。工作温度不宜超过150℃（高温Mg2Si析出并长大，合金性能下降）。 Al-Si-Mg-Mn系：ZL104，含硅8.5～10.5%，Mg0.17～0.30%，Mn0.2～0.5%。强化相Mg2Si，Mn主要目的减少杂质铁的有害作用，提高铝合金的塑性。易产生气孔和缩孔，应精炼和变质处理。 Al-Si-Mg-Cu系：ZL105合金是典型的该系合金，含Si4.5～5.5%，Mg0.35～0.6%，Cu1.0～1.5%。ZL101相比，ZL105中多了强化相Al2Cu，提高了强度。硅含量低，不需变质处理。耐蚀性较差。 铸造铝铜合金 特点：强度高，热稳定性和切削加工性好，熔化时形成氧化膜的倾向小，熔炼工艺简单；但比重大，耐蚀性差（α相和CuAl2电极电位相差较大，形成微电池腐蚀，CuAl2越多，腐蚀进行的越快，淬火状态，铜固溶于铝中，CuAl2减少，则合金耐蚀性提高）。 （i）二元铸造铝铜合金 含铜为54.1%处形成电子化合物CuAl2 纯铝与CuAl2之间构成一个一般共晶型状态图 常用二元铝铜合金 ZL203合金：含铜4.0～5.0%，经过淬火处理，可得到过饱和的α固溶体，强度、塑性都比铸态高，故ZL203合金常在淬火状态使用。 合金含铜较低，结晶范围大，流动性差，线收缩大，热裂倾向大，用来制造金属模型及形状简单，要求强度较高的小型零件 ZL202合金：含铜9.0～11.0%，组织是α固溶体和呈网状分布的（α+CuAl2）共晶体，且共晶组织较多。流动性好，线收缩小，热裂倾向小，常用于铸造小型发动机活塞等。 （ii）多元铸造铝铜合金 ZL201、ZL201A、ZL205A均是Al-Cu-Mn-Ti系合金，ZL204A是Al-Cu-Mn系合金。加入锰可以强化固溶体和产生新的强化相，提高合金的机械性能和耐蚀性；加入钛可以细化晶粒。ZL201合金的室温机械性能很高，σb=400～500MPa，HBS=120，故称高强度铸造铝合金。但ZL201铸造性能差，可制造工作温度在175～300℃的形状简单的铸件。 铸造铝镁合金 铝镁类铸造合金是铝合金中比重最小、强度较大，在海洋和大气气氛中耐蚀性最高的合金。它还具有良好的切削加工性和焊接性，因此，广泛用于航空、造船工业。 二元合金ZL301具有很好的综合性能，用作暴露在大气或海水等腐蚀介质中的零件，如螺旋桨，起落架零件和船用舷窗等。 铸造铝锌合金 Al-Zn合金在铸态就有较高的机械性能，不需热处理就能使合金强化。但其铸造性能不好，热裂倾向性大，抗蚀性差，所以单纯的铝锌二元合金在工业上已不使用，而是使用多元铝锌合金。如ZL401是Al-Zn-Si-Mg系四元合金，常用来制造汽车、坦克的发动机零件。 铸造铝合金的热处理 热处理目的：消除铸造应力，稳定铸件组织和尺寸，以及改变组织，提高性能。 铝合金淬火后强度并不立即升高，但塑性增高。当放置一段时间以后，强度和硬度才显著提高，而塑性明显降低。 时效强化：淬火后铝合金的强度随时间而发生显著提高的现象。时效是过饱和固溶体的分解脱溶、析出强化相的过程。 自然时效：在常温下发生的时效。 人工时效：人为加热到某一温度范围内发生的时效。 铸造铝合金的热处理工艺分类 (a) 人工时效（T1）：铸件直接放在150～180℃温度下保温数小时。合金在金属型中铸造时，冷却速度较快，会得到