Роль легирующих и примесных элементов в 2000 серия алюминия

2000 серия алюминия классификация

Сплав Al-Cu-Mg

Основные составные номера сплавов серии AI-Cu-Mg - 2A01., 2A02, 2A06, 2A10, 2A11, 2A12, так далее. Основные присадочные элементы - медь., магний и марганец. Они оказывают на сплав следующие эффекты::

Когда ω(Mg) составляет 1% ~ 2%, ω(С участием) увеличивается с 1% к 4%, предел прочности сплава в закаленном состоянии увеличен с 200 МПа до 380 МПа.; the tensile strength of the alloy in the quenched natural aging state is increased from 300MPa Increase to 480MPa. Когда ω(С участием) находится в пределах 1% ~ 4%, а ω(Mg) увеличивается с 0.5% к 2.0%, прочность сплава увеличивается на разрыв; когда ω(Mg) продолжает увеличиваться, прочность сплава снижается.

ω(С участием)= 4,0% и ω(Mg)= 2,0% значение прочности сплава на разрыв, ω(С участием)= 3% ~ 4% и ω(Mg)= 0,5% ~ 1,3% сплава, its quenching natural aging Effect. Experiments indicate that the tensile strength of Al-Cu-Mg ternary alloys with ω(С участием)= 4% ~ 6% и ω(Mg)= 1% ~ 2% может достигать 490 ~ в закаленном состоянии естественного старения. 510МПа.

Из значения испытания на износостойкость сплава Al-Cu-Mg с ω(Mn)= 0,6% при 200 ℃ и напряжении 160 МПа, можно знать, что содержание ω(С участием)= 3,5% ~ 6% и ω(Mg)= 1,2% ~ 2,0 % Сплав, durable strength. В настоящее время, сплав расположен на псевдобинарном сечении Al-S (Al, CuMg) or near this area. For alloys far away from the pseudo-binary cross-section, то есть, когда ω(Mg)<1.2% и ω(Mg)>2.0%, the permanent strength decreases. If ω(Mg) увеличивается до 3.0% или больше, постоянная прочность сплава будет быстро снижаться.

Tests at 250°C and 100MPa stress have also obtained similar laws. The literature points out that alloys with permanent strength at 300°C are located in the α+S phase region to the right of the Al-S binary cross section with higher magnesium content.

Бинарный сплав Al-Cu с ω(С участием)=3%~5% has very low corrosion resistance in the quenched natural aging state. Adding 0.5% Mg может снизить потенциал α-твердого раствора, which can partially improve the corrosion resistance of the alloy. Когда ω(Mg)>1.0%, местная коррозия сплава увеличивается, и удлинение резко уменьшается после коррозии.

Для сплавов с ω(С участием)>4.0% и ω(Mg)>1.0%, магний снижает растворимость меди в алюминии. В сплаве присутствует нерастворимый CuAl. 2 и S-фазы в закаленном состоянии. The presence of these phases accelerates corrosion . The alloys with ω(С участием)= 3% ~ 5% и ω(Mg)=1%~4% are located in the same phase zone and have similar corrosion resistance in the quenched natural aging state. The alloy in the α-S phase region has worse corrosion resistance than the α-CuAl 2 -S region. Intergranular corrosion is the main corrosion tendency of Al-Cu-Mg alloys.

Manganese is added to Al-Cu-Mg alloy mainly to eliminate the harmful effects of iron and improve corrosion resistance. Manganese can slightly increase the room temperature strength of the alloy, but it reduces the plasticity. Manganese can also delay and weaken the artificial aging process of Al-Cu-Mg alloy and improve the heat resistance strength of the alloy. Manganese is also one of the main factors that make the Al-Cu-Mg alloy have an extrusion effect. ω(Mn) обычно меньше чем 1%. Если содержание слишком велико, он может образовывать грубые (FeMn)Al 6 хрупкие соединения и снижают пластичность сплава.

2000 серия алюминия

Небольшое количество микроэлементов, добавленных в сплав Al-Cu-Mg, - это титан и цирконий., и примеси в основном железо, кремний и цинк. Эффекты следующие:

(1) Титан: Добавление титана в сплав может измельчить литые зерна и снизить склонность к образованию трещин во время литья..

(2) Цирконий: Небольшое количество циркония и титана имеют аналогичные эффекты., измельчить литые зерна, уменьшить склонность к образованию трещин при отливке и сварке, and improve the plasticity of ingots and welded joints. The addition of zirconium does not affect the strength of manganese-containing alloy cold-formed products, и немного улучшает прочность безмарганцевого сплава.

(3) Кремний: Сплав Al-Cu-Mg с ω (Mg) меньше, чем 1.0% и ω (А также) больше, чем 0.5%, which can improve the speed and strength of artificial aging without affecting the natural aging ability. Because silicon and magnesium form the Mg 2 Если фаза, it is beneficial to improve the artificial aging effect. тем не мение, когда ω(Mg) увеличивается до 1.5%, после тушения естественного старения или лечения искусственного старения, прочность и жаропрочность сплава будут уменьшаться с увеличением ω(А также). Следовательно, ω(А также) should be reduced as much as possible. Кроме того, увеличение ω (А также) увеличит тенденцию 2Al2, 2A06 and other alloys to form cracks and decrease the plasticity during riveting. Следовательно, ω (А также) в сплаве обычно ограничивается 0.5% или менее. For alloys that require high plasticity, ω (А также) должно быть ниже.

(4) Железо: Железо и алюминий из FeAl 3 соединения. Железо растворяется в соединениях, образованных медью., марганец, кремний и другие элементы. Эти грубые соединения, которые не растворяются в твердом растворе, уменьшают пластичность сплава и вызывают деформацию сплава.. Легко взломать, and the strengthening effect is obviously reduced. Небольшое количество железа (меньше, чем 0.25%) мало влияет на механические свойства сплава, что может улучшить тенденцию к образованию трещин во время литья и сварки, but reduce the natural aging speed. In order to obtain high plasticity materials, содержание железа и кремния в сплаве должно быть как можно ниже..

(5) Цинк: Небольшое количество цинка (ω(Zn)= 0,1% ~ 0,5%) мало влияет на механические свойства сплава Al-Cu-Mg при комнатной температуре, but it reduces the heat resistance of the alloy. The ω (Zn) в сплаве должно быть ограничено менее чем 0.3%.

Сплав Al-Cu-Mg-Fe-Ni

Основные комбинации сплавов серии Al-Cu-Mg-Fe-Ni - 2A70., 2A80, 2A90, так далее. Каждый элемент из сплава выполняет следующие функции:

(1) Медь и магний: The influence of copper and magnesium content on the room temperature strength and heat resistance of the above alloy is similar to that of the Al-Cu-Mg alloy. Since the content of copper and magnesium in this series of alloys is lower than that of Al-Cu-Mg alloys, сплавы расположены в α + S (Al 2 CuMg) двухфазная область, поэтому сплавы обладают более высокой прочностью при комнатной температуре и хорошей термостойкостью.; Кроме того, Когда содержание меди низкое, твердый раствор с низкой концентрацией имеет низкую склонность к разложению, что способствует термостойкости сплава.

(2) Никель: Никель и медь в сплаве могут образовывать нерастворимое тройное соединение.. Когда содержание никеля низкое (Немного), когда содержание никеля высокое, Al 3 (CuNi) 2 сформирован. Следовательно, присутствие никеля может снизить содержание меди в твердом растворе. The measurement results of the lattice constant of the quenched state also proved the depletion of copper solute atoms in the alloy solid solution. When the iron content is very low, увеличение содержания никеля может снизить твердость сплава и уменьшить упрочняющий эффект сплава.

(3) Железо: Как никель, iron can also reduce the concentration of copper in solid solution. When the nickel content is very low, изначально твердость сплава снижается с увеличением содержания железа, но когда содержание железа достигает определенного значения, он начинает увеличиваться.

Когда к AlCu добавляют железо и никель 2.2 Mg 1.65 сплав одновременно, характеристики изменения твердости при закалке естественного старения, тушение искусственного старения, закалка и отжиг аналогичны, и значение появляется в частях с аналогичным содержанием никеля и железа. Здесь, постоянная решетки в закаленном состоянии оказывается минимальной.

Когда содержание железа в сплаве больше, чем содержание никеля., Аль 7 С участием 2 Fe phase will appear. When the nickel content in the alloy is greater than the iron content, появится фаза AlCuNi. Появление тройной фазы, содержащей медь, снижает концентрацию меди в твердом растворе.. Только при равном содержании железа и никеля, все Al 9 FeNi phases are formed. В таком случае, потому что нет лишнего железа или никеля для образования нерастворимой медьсодержащей фазы, медь в сплаве не только образует S(Al 2 CuMg) фаза, но также увеличивает концентрацию меди в твердом растворе. Это полезно для повышения прочности сплава и его жаропрочности..

The content of iron and nickel can affect the heat resistance of the alloy. The Al 9 Фаза FeNi - твердое и хрупкое соединение с очень низкой растворимостью в Al.. После ковки и термообработки, когда они рассредоточены в структуре, they can significantly improve the heat resistance of the alloy. Например, в AlCu 2.2 Mg 1.65 сплав, ω(Ni)= 1,0%, добавляя ω(Fe)= 0,7% ~ 0,9% значение предела прочности сплава.

(4) Кремний: Добавляя ω(А также)= 0,5% ~ 1,2% для сплава 2А80 может повысить прочность сплава при комнатной температуре., но снижают жаропрочность сплава.

(5) Титан: Добавляя ω(Ты)= 0,02% ~ 0,1% для сплава 2A70 может улучшить качество литых зерен и улучшить характеристики процесса ковки., что способствует термостойкости, но мало влияет на характеристики при комнатной температуре.

Сплав Al-Cu-Mn

Основные комбинации сплавов серии Al-Cu-Mn - 2A16., 2A17, так далее. Основные легирующие элементы выполняют следующие функции:

(1) Медь: При комнатной температуре и высокой температуре, the strength of the alloy increases as the copper content increases. Когда ω (С участием) достигает 5.0%, the alloy strength is close to the value. Кроме того, медь может улучшить сварочные характеристики сплава.

(2) Марганец: Марганец - основной элемент для улучшения жаропрочных сплавов.. Это может увеличить энергию активации атомов в твердом растворе., reduce the diffusion coefficient of solute atoms and the decomposition rate of solid solution. When the solid solution is decomposed, образование и рост выделившейся Т-фазы (Al 20 С участием 2 Mn 3) также очень медленно, so the alloy has stable performance when heated for a long time at a certain high temperature. Adding appropriate manganese (ω(Mn)= 0,6% ~ 0,8%) can improve the room temperature strength and endurance strength of the alloy in the quenched and natural aging state. тем не мение, если содержание марганца слишком велико, фаза Т будет увеличиваться, что увеличит интерфейс, ускорить эффект диффузии, and reduce the heat resistance of the alloy. Кроме того, марганец также может снизить склонность к растрескиванию при сварке сплава..

Микроэлементы, добавленные в сплав Al-Cu-Mn, представляют собой магний., титан и цирконий, а основными примесными элементами являются железо, кремний, цинк, так далее. Эффекты следующие:

(1) Магний: При неизменном содержании меди и марганца в сплаве 2Al6, добавить ω(Mg)=0.25%~0.45% to form a 2A17 alloy. Magnesium can increase the room temperature strength of the alloy and improve the heat resistance strength below 150~225℃. тем не мение, когда снова поднимется температура, the strength of the alloy decreases significantly. тем не мение, добавление магния может ухудшить сварочные характеристики сплава, так в жаропрочный свариваемый сплав 2А16, примесь ω (Mg) ≤ 0.05%.

(2) Титан: Титан может улучшить качество литых зерен, повысить температуру рекристаллизации сплава, уменьшить склонность к разложению перенасыщенного твердого раствора, and stabilize the structure of the alloy at high temperatures. тем не мение, когда ω(Ты)>0.3%, образование крупного игольчатого кристалла TiAl 3 compounds will reduce the heat resistance of the alloy. The ω(Ты) сплава определяется как 0,1% ~ 0,2%.

(3) Цирконий: когда ω(Zr)= 0,1% ~ 0,25% добавляется к 2219 сплав, зерна можно очистить, и температура рекристаллизации сплава и стабильность твердого раствора могут быть улучшены, thereby improving the heat resistance of the alloy and improving The weldability of the alloy and the ductility of the weld. тем не мение, когда ω(Zr) в приоритете, более хрупкий компаунд ZrAl 3 может быть произведен.

(4) Железо: Когда ω(Fe)>0.45% в железном сплаве, образуется нерастворимая фаза Al7Cu2Fe, which can reduce the mechanical properties of the alloy in the quenched aging state and the endurance strength at 300℃. So limit ω(Fe)<0.3%.

(5) Кремний: Небольшое количество кремния (ω(А также)≤0,4%) не оказывает очевидного влияния на механические свойства при комнатной температуре, но снижает выносливость при 300 ℃.; когда ω(А также)>0.4%, it also reduces the room temperature mechanical properties. Следовательно, предел ω(А также)<0.3%.

(6) Цинк: Небольшое количество цинка (ω(Zn)= 0,3%) не влияет на характеристики сплава при комнатной температуре, но он может увеличить скорость диффузии меди в алюминии и снизить постоянную прочность сплава при 300 ℃., поэтому он ограничен ω(Zn)< 0.1%.