鋁合金中各種元素對鋁材性能的作用和影響
來源：佳華
日期：2021-01-05
鋁合金因添加了不同金屬元素而表現出不同的性能特點。在各金屬元素之中，對鋁合金性能影響較大的元素有銅（Cu）、鎂（Mg）、硅（Si）、鐵（Fe）、錳（Mn）、鎳（Ni）、鋅（Zn）等，下面內容是幾個金屬元素對鋁合金性能的影響：
銅（Cu）
銅是鋁合金中重要的合金元素，有一定的固溶強化效果，此外時效析出的CuAl2有著顯著的時效強化效果。
優點：
固溶強化和時效強化效果，銅含量在4%到6.8%時強化效果最好，所以大部分硬鋁合金的含銅量處于這范圍。增加含銅量，提高合金的流動性，抗拉強度和硬度，使機械性能得以提高，切削性變好。
缺點：
降低耐蝕性和塑形，使熱裂傾向增大。
鎂（Mg）
鎂對鋁的強化是顯著的，每增加1%鎂，抗拉強度大約升高34MPa。假如加入1%以下的錳，可能增補強化作用。因此加錳后可降低鎂含量，同時可降低熱裂傾向，另外錳還可以使Mg5Alg化合物平均沉淀，改善抗蝕性和焊接機能。
優點：
提高抗拉強度和屈服極限，提高合金的切削加工性。
缺點：
Mg2Si會使鑄件變脆。
硅（Si）
Mg2Si在鋁中的最大溶解度為1.85% ,且隨溫度的降低而減小,變形鋁合金中,硅單獨加入鋁板中只限于焊接材料,硅加入鋁中亦有一定的強化作用。
優點：
改善合金的鑄造性能。硅與鋁能組成固溶體，能提高合金的高溫造型性，減少收縮率，無熱裂傾向。改善抗拉強度、硬度、切削性以及高溫時強度，而使延伸率降低。
缺點：
結晶析出的硅（Si）易出現游離硅的硬質點，使切削性變差，高硅鋁合金對鑄件坩堝的熔蝕作用嚴重。
鐵（Fe）
優點：
鋁合金對模具的粘附作用十分強烈，當鐵含量在0.6％以下時尤為強烈，即有不易脫模的現象。當鐵含量超過0.6％后，粘模現象便大為減輕。
缺點：
鋁合金中含鐵量太高時，鐵以FeAl3、Fe2Al7和Al－Si－Fe的片狀或針狀組織存在于合金中，生成金屬化合物，形成硬點。這種組織還會降低機械性能，熱裂性增大，使鑄件產生脆性。并且含鐵（Fe）量過1.2%時，降低合金流動性，損害鑄件的品質，縮短壓鑄設備中金屬組件的壽命。
錳（Mn）
錳在固溶體中的最大溶解度為1.82%。合金強度隨溶解度增加不斷增加,錳含量為08%時,延伸率達最大值。AI-Mn合金長短時效硬化合金,即不可熱處理強化。
優點：
合金強度隨溶解度增加而不斷增加。錳含量為0.8%時，延伸率達最大值。錳（Mn）能阻止鋁合金的再結晶過程，提高再結晶溫度，并能顯著細化再結晶晶粒。再結晶晶粒的細化，主要是通過MnAl6化合物彌散質點對再結晶晶粒長大起阻礙作用。MnAl6的另一作用是能溶解雜質鐵（Fe），形成（Fe、Mn）Al6，使鋁合金中由鐵形成的片狀或針狀組織變為細密的晶體組織，減小鐵的有害影響。
缺點：
錳含量過高時，會引起偏析。
鎳(Ni)
優點：
有增加抗拉強度和硬度的傾向，對耐蝕性影響很大。
缺點：
降低耐蝕性及熱導性。
鋅（Zn）
優點：
鋁中同時加入鋅和鎂，形成強化相Mg/Zn2，會對合金產生明顯的強化作用。
缺點：
存在應力腐蝕開裂的傾向。
