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合金元素对压铸件铝合金的影响

2020-09-26 11:05:51 佛山市鸿玥五金制品有限公司 阅读

压铸铝合金自1914年投入商业化生产以来,随着汽车工业的发展和冷室压铸机的发明,得到了发展。到20世纪80年代,美国68%的铝合金采用压铸生产。压铸铝合金按性能分为中低强度和高强度两种,中低强度压铸铝合金,如我国的Y102和美国的443.0(ASTM标准的S5C);另一种为高强度压铸铝合金,如我国的Y112和美国的380.0(ASTM标准的SC84B)。目前工业应用的压铸铝合金主要有以下几大系列:Al-Si、Al-Mg、Al-Situ、AI-Si-Mg、AI-Si-Cu-Mg、Al-Zn等。

近年来,随着汽车、摩托车工业的迅速发展,其主要用于小型汽车的制动泵壳体及摩托车减震器壳体等形状较复杂,强度、精度要求较高的批量生产的中小型零部件。

纯铝的抗拉强度较低(只有80MPa左右),塑性较高,断面收缩率为80%,并且结晶温度区间宽,铸造性能差,因此需要加入其他合金元素来性能。

1、Si的影响

Si与Al平衡结晶时,在Si含量为12.5%左右发生共晶反应。当Si≤12.5%时,随着Si含量的增加,结晶温度区间变窄,合金流动性提高,由于Si的凝固潜热比Al高,所以Si的加入能大大铝合金的流动性。Si晶粒的化学稳定性好且具有较高的硬度(HV870~1050),使铝合金具有较纯铝的耐蚀性和。Si的线膨胀系数仅为Al的1/3~1/4,加入Si可降低铝合金的热膨胀系数。当Si的含量达到25%时,甚至可使铝合金凝固时的体收缩率降低为0,该特点已成功地应用于活塞等要求尺寸稳定性好的铝合金铸件中。

2、Cu的影响

铝硅合金中加入Cu时,组织中出现a固溶体、CuAI2和Si相。α相分别与CuAI2和Si构成两相共晶体,同时这三个相又可共同构成三相共晶体,其共晶温度为524℃。当Cu固溶于Al基体中或以颗粒状化合物形式存在时,可显著提高铝合金的强度和硬度,但伸长率稍有降低,当Cu形成网状的化合物时,将严重降低铝合金的伸长率和强度。

铝合金的弹性模量随Cu加入量的提高成比例增加,Cu的加入可提高铝合金的硬度和高温力学性能(抗蠕变性能),Cu的固溶还可以提高铝合金的抗疲劳强度。但是,由于Cu的化学电位比Al高,易产生晶间腐蚀与应力腐蚀,降低了铝合金的耐蚀性,尤其是Cu以化合物形式存在时其耐蚀性更差。

3、Mg的影响

铝硅合金中加入少量的Mg可以形成Mg2Si相。淬火时,Mg2Si溶入α固溶体中,时效处理后又成弥散相析出,使得α固溶体的结晶点阵发生畸变,从而强化合金,显著提高强度,但伸长率有所下降。

21世纪汽车工业正向着轻量化和绿色化方向发展,铝合金汽车零部件可满足这一要求。轻量化意味着节能、减轻排放污染和低成本运行,它是绿色化的前提条件之一。汽车重量对燃料经济性起着决定性的作用。

随着汽车重量减轻,相同行驶路程所耗油量降低,相应污染物排放量也随之降低。此外,铝合金汽车零部件还具有良好的性和率高等优点。目前,铝压铸件工艺已成为汽车用铝合金成形工艺中应用较广泛的工艺之一。

汽车、摩托车工业以及汽车附件的消耗和配套产品的需求,为压铸件生产提供了一个广阔的市场,压铸铝合金在汽车上的应用将不断扩大。随着能源的日益紧张和环保意识的增强,现代汽车工业正向着轻量化及舒适方向发展,为适应市场竞争的需要,今后应进一步解决以下问题:(1)开发性能稳定、成分易于控制的压铸铝合金;(2)简化合金成分,为实现绿色化生产提供基础;(3)进一步完善压铸新工艺(真空压铸、充氧压铸、半固态压铸、挤压铸造等);(4)提高对市场的反应能力,推行并行工程(CE)和原型制造技术(RPM);(5)开展CAD/CAM/CAE系统的研究与开发;(6)开发和应用更多的压铸铝合金汽车零部件。