读书报告-铸造铝合金详解.doc

铸造铝合金 1引言 汽车是目前应用最广泛的交通工具，现代汽车证朝着环保节能，轻量化的方向发展，而越来越严峻的能源问题更使得减轻汽车自重、降低油耗成了各大汽车生产厂提高竞争能力的关键。 在轻量化金属中，镁合金密度虽比铝合金小，但是镁锭在零件制造过程中存在各种技术难关，如缺少高温压铸合金和设计数据，表面处理技术粗劣，结合水平低等，同时，高昂的成本使得镁合金在汽车上的使用量相当有限；而航空航天用的钛合金机械性能优异，但制造工艺和制造成本的问题也使得钛合金无法大批量的应用于汽车生产。而铝及铝合金在成本、制造技术、机械性能、可持续发展等方面综合性能好，再加上密度小，比强度高，耐腐蚀性好，利用率高等优势，因此铝合金称为现在及将来汽车工业中的首选轻金属材料。 2铝的介绍 所有铸造铝合金都是在纯铝的基础上，加入各种不同的元素制成的，主要成分是铝，因而其基本特性、物理性能和化学性能，切削加工性能等都和纯铝的性能密切相关。 铝是一种轻金属，化学符号为Al，原子序数为13。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，铝通常以复杂的硅酸盐形态存在，是地壳中含量最丰富的金属元素。首先，铝的轻量化是他它的一大特色，铝的密度，仅为2.7 g/cm，为铁的l/3左右。铝的塑性可高达25％，可以采用锻、轧、压等压力加工方法制成各种管、板、棒、线等型材。铝的导电、导热性能很好，仅次于银和铜，可用来制造电线、电缆等各种导电制品和各种散热器等导热元件。纯铝在冷的醋酸、硝酸和有机酸中，具有很高的抗蚀性能，酸的浓度愈高，温度愈低，其抗蚀性能愈好。但是纯铝的机械性能较低，因纯度不同，波动范围较大。一般是纯度愈低，抗拉强度和硬度愈高而塑性愈低。纯铝的熔点为660.37℃，随着杂质含量的增加，熔点下降，但铝有很高的熔化潜热，因而铝的熔点虽较低，但熔化时需要消耗较多的热能。纯铝的浇注温度为700℃~750℃，流动性不好，铝的线收缩率体收缩率均较大，因而纯铝的铸造性能差，容易产生热裂等铸造缺陷，很少用来浇注各种铸件。综上所述，纯铝由于机械性能低，铸造性能差而主要用来配制铝合金，制作电线，电缆和制造家庭用器。 3 铸造铝合金的介绍 在纯铝中加入一些其它金属或非金属元素所熔制的合金，既能保持纯铝的基本性能，又能通过合金化作用，使铝合金获得良好的综合性能。特别是比重小，比强度高，综合性能好等特色使得铝合金广泛运用于航空、汽车制造业、动力仪表、工具等 配制铝合金的元素，主要有硅、铜、镁、锌以及稀土元素等，这些元素在铝中的加入量比较大，能影响铝的机械性能和物理、化学性能。现在各类品种的铸造铝合金根据在铝基体中加入的主要合金化元素，具体分为A1-Si系、A1-Cu系、AI-Mg系、Al-Zn系和A1-RE系类。各类铸造铝合金各有其特点： Al-Si类合金（Si≥5％） 该类合金通常称为硅铝明，具有流动性好，收缩率小，获得致密铸件，不易产生铸造裂纹等优势。相比较而言，A1-Si类合金力学性能不尽如人意，强度硬度一般，韧性较低，但是经过变质处理之后所获得的铸造性能、切削加工性能和抗蚀性能使其成为制造业中最受重视的材料之一，是铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金。其中A1-Si系合金中A356铝合金的应用相当广泛。 Al-Cu类合金（Cu≥4％） 该类合金强度高，塑性和韧性较好，具有较高的室温和高温机械性能，主要作为耐热和高强度铝合金应用。但铸造性能较差，抗蚀性也较低，线膨胀系数较大，有“永久生长”现象。此外，该系合金抗腐蚀性能较差，存在晶间腐蚀倾向，此类合金大多作为耐热铝合金和高强度铝合金用。 Al-Mg类合金（Mg≥5％） 该类合金强度高，延展性和韧性好，具有非常优异的抗蚀性能，切削加工性能和力学性能较好，机械性能高，加工表面光亮美观，比重最小。但熔炼、铸造工艺比较复杂，易出现氧化夹渣、时效倾向和裂纹倾向等缺陷。除用作耐蚀合金外，是发展高强度铝合金的基础之一，也可作为装饰用合金。 Al-Zn类合金 锌在铝中的溶解度非常大，当铝中加入的锌大于10％时，能显著提高合金的强度，该类合金的优势是不需热处理就能使合金强化。但合金抗蚀性能差，易出现应力腐蚀倾向，铸造时容易产生热裂都限制该合金的应用。 Al-RE（混合稀土）类合金 该类合金应用不多并未列入国标。该类合金只有适用于在350至400℃温度下工作的零件，具有很高的高温强度，较好的热稳定性，室温机械性能相对较差。 4铝合金的强化 纯铝的力学性能较差，不宜制作受力较大的结构零件，所以常常用以下几个方面对铝进行强化。 4.1合金化 纯铝的强度、硬度低，不适合制作受力的机械零件。通过研究各微量元素对合金铸造性能和力学性能的影响，优化合金元素含量，使合金的力学性能得到大幅度提高，称为合金化。这种强化是由铝与合金元素形成的金属化合物在α固溶体中的溶解度为基