铸造合金及其熔炼---第12章铸造铝合金

1、第十二章 铸造铝合金 铝合金的分类 n1、分类、分类 n形变铝合金形变铝合金 n铸造铝合金铸造铝合金 n2、标注、标注 ZL101-SB-T6 -GB9438-88 第一节 铝硅类合金 n一、铝硅合金成分、组织、性能一、铝硅合金成分、组织、性能 n成分：成分：Si（7-12），），Mg、Cu、Ni n组织：组织：+（+ ） n性能：力学性能性能：力学性能 n 铸造性能铸造性能 n 特殊性能特殊性能 n （耐蚀耐热耐磨好）（耐蚀耐热耐磨好） 660 557 12.6si T Al L L+ +（ +） L+ n二、铝硅合金变质处理二、铝硅合金变质处理 n1、变质剂：、变质剂：Na、Sr、Sb、稀

2、土、稀土 n2、变质机制：、变质机制： n 阻止共晶形核、生长阻止共晶形核、生长 n 包覆生长界面阻止生长包覆生长界面阻止生长 n 促使分支促使分支 n 多重理论，正在研究多重理论，正在研究 n三、铝硅合金中的杂质三、铝硅合金中的杂质 n1、铁、铁 n 存在及影响：以存在及影响：以Al9Fe2Si2形式存在形式存在,硬脆粗大片破坏表面氧硬脆粗大片破坏表面氧 化膜连续性，降低耐蚀性。化膜连续性，降低耐蚀性。 n 来源：炉料、坩埚、工具来源：炉料、坩埚、工具 n 消除：加锰、铬、钴、钼等消除：加锰、铬、钴、钼等 n2、磷、磷 n 磷与钠反应，使变质剂失效，粗化组织。磷与钠反应，使变质剂失效，粗化组

3、织。 n3、锡、铅、钙、锡、铅、钙 n 锡、铅锡、铅 能形成低熔点共晶体，热处理易过烧，改善切削能形成低熔点共晶体，热处理易过烧，改善切削 n 钙钙 形成高熔点化合物，降低流动性，形成缩松，增大脆形成高熔点化合物，降低流动性，形成缩松，增大脆 性性 n四、常用铝硅合金四、常用铝硅合金 n1、Al-Si-Mg系合金系合金 n ZL101 Si 7 n ZL104 Si 9 Mn 0.3 n组织：组织： +（+ ）+ Mg2Si强化基体提高性能强化基体提高性能 n性能：力学性能高，铸造性能好，抗蚀性能好，焊性能：力学性能高，铸造性能好，抗蚀性能好，焊 接性好。接性好。 n应用：大载荷形状复杂的零件

4、应用：大载荷形状复杂的零件发动机缸体发动机缸体受力框架受力框架 等等 n2、铝硅铜系合金、铝硅铜系合金 n ZL107等（加等（加Mg、Zn、Mn） Si 7、Cu 4 n 组织：组织： +（+ ）+ Al2Cu n 性能：铸态就具有很高的强度，铸造性性能：铸态就具有很高的强度，铸造性 好，切削加工性好。好，切削加工性好。 n 应用：压铸件应用：压铸件 n n3、铝硅铜镁系合金、铝硅铜镁系合金 n成分：成分： Cu 、Mg最佳总量最佳总量1.5-2%，比例，比例 Cu ：Mg=2.5 n ZL105 Si 5 , ZL111 Si 9 n组织：铸态组织：铸态+（+ ）+ Al2Cu+ Mg2S

5、i n性能：铸造性能好，力学性能高，高温性性能：铸造性能好，力学性能高，高温性 能好能好 n应用：大载荷，形状复杂大中型铸件应用：大载荷，形状复杂大中型铸件 n4、活塞合金、活塞合金 n要求：密度小、质量轻、导热性好、膨胀小、足够的高温要求：密度小、质量轻、导热性好、膨胀小、足够的高温 强度、耐磨、耐蚀尺寸稳定、工艺简单、成本低强度、耐磨、耐蚀尺寸稳定、工艺简单、成本低 n四类：四类：Al-Cu-Ni-Mg，Al-Cu-Si，Al-Si共晶合金，共晶合金，Al-Si 过共晶合金，常用后两类过共晶合金，常用后两类 n1）ZAlSi12Cu2Mg合金（合金（ZL108） n 组织：组织： +（+

6、）+ Al2Cu+ Mg2Si n 变质处理，加磷，或者磷、钠（钠降低高温力学性能）变质处理，加磷，或者磷、钠（钠降低高温力学性能） ZL109（加镍）（加镍） n2） Al-Si过共晶过共晶 （17-26）% n 热膨胀系数很低，但脆性大，硅不宜太高，加镍提高热膨胀系数很低，但脆性大，硅不宜太高，加镍提高 热稳定性，价高，加稀土热稳定性，价高，加稀土 第二节 铝铜类合金 n一、铝铜二元合金一、铝铜二元合金 nZAlCu10（ZL202） n 组织：组织： +（+CuAl2 ） n 应用：装饰小零件应用：装饰小零件 nZAlCu4（ZL203） n 组织：组织： +CuAl2 n性能：铸造性差

7、，偏析性能：铸造性差，偏析 n应用：形状简单、中等载荷、较高温度、中小型应用：形状简单、中等载荷、较高温度、中小型 零件零件 n二、多元合金二、多元合金 n 加入锰、钛加入锰、钛 n锰锰 1%固溶强化，固溶强化，Cu2Mn3Al20 、 CuAl2弥散强化弥散强化 n 但不能超过但不能超过1%，否则，粗化晶粒。，否则，粗化晶粒。 n钛钛 0.3%左右，细化晶粒，过多，形成左右，细化晶粒，过多，形成 TiAl3聚集粗大。聚集粗大。 n三、耐热铝合金三、耐热铝合金 n 耐热性取决于：耐热性取决于： 化学成分、第二相性质、形化学成分、第二相性质、形 状、分布等因素。状、分布等因素。 n1、化学成分、

8、化学成分 结合键的强度（各元素间）结合键的强度（各元素间） n2、第二相、第二相 结构复杂、与基体差别大、结构稳定、结构复杂、与基体差别大、结构稳定、 扩散慢，热强性，抗蠕变能力高。扩散慢，热强性，抗蠕变能力高。 n3、形状复杂，网状、骨架状耐热性好，所以，、形状复杂，网状、骨架状耐热性好，所以， 铸态比形变组织耐热。铸态比形变组织耐热。 n4、单相合金，晶粒粗耐热，表面能小，稳定。、单相合金，晶粒粗耐热，表面能小，稳定。 多元合金，晶粒细耐热，第二相变形阻力大。高多元合金，晶粒细耐热，第二相变形阻力大。高 于再结晶温度尤其明显。于再结晶温度尤其明显。 第三节 铝镁类合金 n一、铝镁二元合金一

9、、铝镁二元合金 n组织：组织：+ （Al3Mg2） n性能：固溶，硬质相，耐腐蚀（单相），性能：固溶，硬质相，耐腐蚀（单相）， n 铸造性一般，熔炼工艺复杂铸造性一般，熔炼工艺复杂 n （表层（表层MgO没有保护作用）没有保护作用） n应用：飞机零件，装饰零件（切削加工性好，光应用：飞机零件，装饰零件（切削加工性好，光 洁度高）洁度高） n加硅、锌：硅加硅、锌：硅 提高铸造性，铸态应用。提高铸造性，铸态应用。 n 锌锌 提高强度，耐蚀。重大载荷零件，提高强度，耐蚀。重大载荷零件， 潜水服等潜水服等 第四节 铝锌类合金 n一、一、Al-Zn二元相图二元相图 n组织：组织：+ n性能：差性能：差

10、n应用：无使用价值应用：无使用价值 n二、二、Al-Zn-Si-Mg系合金系合金 n组织：组织： +Si n性能应用：耐蚀性低，密度大，自动淬火，应用性能应用：耐蚀性低，密度大，自动淬火，应用 不多不多 n三、三、 Al-Zn-Mg系合金系合金 n组织：组织： +镁钛化合物镁钛化合物 n性能应用：加工性好，尺寸稳定。精密仪表零件。性能应用：加工性好，尺寸稳定。精密仪表零件。 四、Al初晶细化理论 n1、细化机理、细化机理 n 自己看自己看 n2、晶粒细化中毒、晶粒细化中毒 n 第六节 铝合金的铸造性能 n一、铝一、铝-硅铸造性能好硅铸造性能好 n 靠近共晶，硅结晶潜热大靠近共晶，硅结晶潜热大 n二、铝二、铝 -铜、镁、锌铸造性差铜、镁、锌铸造性差 n 远离共晶远离共晶 n 查看各附表查看各附表 第七节 铝铸件的热处理 n一、热处理的目的一、热处理的目的 n 提高力学性能，改善组织、消