鋁中雜質(zhì)對(duì)性能的影響---1.合金元素影響：銅元素-鋁銅合金富鋁有些548時(shí)，銅在鋁中的較大溶解度為5.65%,溫度降到302時(shí)，銅的溶解度為0.45%。銅是重要的合金元素，有必定的固溶強(qiáng)化效果，此外時(shí)效分出的CuAl2有著顯著的時(shí)效強(qiáng)化效果。鋁合金中銅含量一般在2.5%~5%，銅含量在4%~6.8%時(shí)強(qiáng)化效果較好，所以大有些硬鋁合金的含銅量處于這規(guī)模。鋁銅合金中能夠富含較少的硅、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。硅元素-Al—Si合金系富鋁有些在共晶溫度577時(shí)，硅在固溶體中的較大溶解度為1.65%。雖然溶解度隨溫度下降而削減，介這類(lèi)合金一般是不能熱處理強(qiáng)化的。鋁硅合金具有極好的鍛造功能和抗蝕性。若鎂和硅一起參加鋁中構(gòu)成鋁鎂硅系合金，強(qiáng)化相為MgSi。鎂和硅的質(zhì)量比為1.73:1。規(guī)劃Al-Mg-Si系合金成分時(shí)，基體上按此份額裝備鎂和硅的含量。有的Al-Mg-Si合金，為了進(jìn)步強(qiáng)度，參加適當(dāng)?shù)你~，一起參加適當(dāng)?shù)你t以抵消銅對(duì)立蝕性的晦氣影響。Al-Mg2Si合金系合金平衡相圖富鋁有些Mg2Si在鋁中的較大溶解度為1.85%，且隨溫度的下降而減速小。變形鋁合金中，硅獨(dú)自參加鋁中只限于焊接資料，硅參加鋁中亦有必定的強(qiáng)化效果。鎂元素-Al-Mg合金系平衡相圖富鋁有些雖然溶解度曲線標(biāo)明，鎂在鋁中的溶解度隨溫度下降而大大地變小，但是在大有些工業(yè)用變形鋁合金中，鎂的含量均小于6%，而硅含量也低，這類(lèi)合金是不能熱處理強(qiáng)化的，但是可焊性杰出，抗蝕性也罷，并有中等強(qiáng)度。鎂對(duì)鋁的強(qiáng)化是顯著的，每增加1%鎂，抗拉強(qiáng)度大概升高瞻遠(yuǎn)34MPa。假如參加1%以下的錳，能夠彌補(bǔ)強(qiáng)化效果。因而加錳后可下降鎂含量，一起可下降熱裂傾向，別的錳還能夠使Mg5Al8化合物均勻沉淀，改進(jìn)抗蝕性和焊接功能。錳元素-Al-Mn合金系平平衡相圖有些在共晶溫度658時(shí)，錳在固溶體中的較大溶解度為1.82%。合金強(qiáng)度隨溶解度增加不斷增加，錳含量為0.8%時(shí)，延伸率達(dá)較大值。Al-Mn合金對(duì)錯(cuò)時(shí)效硬化合金，即不可熱處理強(qiáng)化。錳能阻撓鋁合金的再結(jié)晶進(jìn)程，進(jìn)步再結(jié)晶溫度，并能顯著細(xì)化再結(jié)晶晶粒。再結(jié)晶晶粒的細(xì)化首要是經(jīng)過(guò)MnAl6化合物彌散質(zhì)點(diǎn)對(duì)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大起阻止效果。MnAl6的另一效果是能溶解雜質(zhì)鐵，構(gòu)成(Fe、Mn)Al6，減小鐵的有害影響。錳是鋁合金的重要元素，能夠獨(dú)自參加構(gòu)成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一起參加，因而大多鋁合金中均富含錳。鋅元素-Al-Zn合金系平衡相圖富鋁有些275時(shí)鋅在鋁中的溶解度為31.6%，而在125時(shí)其溶解度則下降到5.6%。鋅獨(dú)自參加鋁中，在變形條件下對(duì)鋁合金強(qiáng)度的進(jìn)步非常有限，一起存在應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂、傾向，因而約束了它的運(yùn)用。在鋁中一起參加鋅和鎂，構(gòu)成強(qiáng)化相Mg/Zn2，對(duì)合金發(fā)生顯著的強(qiáng)化效果。Mg/Zn2含量從0.5%進(jìn)步到12%時(shí)，可顯著增加抗拉強(qiáng)度和屈從強(qiáng)度。鎂的含量超越構(gòu)成Mg/Zn2相所需超硬鋁合金中，鋅和鎂的份額操控在2.7擺布時(shí)，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂抗力較大。如在Al-Zn-Mg基礎(chǔ)上參加銅元素，構(gòu)成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基強(qiáng)化效果在所有鋁合金中較大，也是航天、航空工業(yè)、電力工業(yè)上的重要的鋁合金資料。2.量元素的影響：鐵和硅--鐵在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系鍛鋁合金中，硅在Al-Mg-Si系鍛鋁中和在Al-Si系焊條及鋁硅鍛造合金中，均作為合金元素加的，在基它鋁合金中，硅和鐵是常見(jiàn)的雜質(zhì)元素，對(duì)合金功能有顯著的影響。它們首要以FeCl3和游離硅存在。在硅大于鐵時(shí)，構(gòu)成β-FeSiAl3(或Fe2Si2Al9)相，而鐵大于硅時(shí)，構(gòu)成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。當(dāng)鐵和硅份額不當(dāng)時(shí)，會(huì)引起鑄件發(fā)生裂紋，鑄鋁中鐵含量過(guò)高時(shí)會(huì)使鑄件發(fā)生脆性。鈦和硼-鈦是鋁合金中常用的增加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中心合金方式參加。鈦與鋁構(gòu)成TiAl2相，成為結(jié)晶時(shí)的非自覺(jué)中心，起細(xì)化鍛造安排和焊縫安排的效果。Al-Ti系合金發(fā)生包反應(yīng)時(shí)，鈦的臨界含量約為0.15%，假如有硼存在則減速小到0.01%。鉻-鉻在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常見(jiàn)的增加元素。600℃時(shí)，鉻在鋁中溶解度為0.8%，室溫時(shí)基本上不溶解。鉻在鋁中構(gòu)成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金屬間化合物，阻止再結(jié)晶的形核和長(zhǎng)大進(jìn)程，對(duì)合金有必定的強(qiáng)化效果，還能改進(jìn)合金耐性和下降應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性。但會(huì)場(chǎng)增加淬火敏感性，使陽(yáng)極氧化膜呈黃色。鉻在鋁合金中的增加量一般不超越0.35%，并隨合金中過(guò)渡元素的增加而下降。鍶-鍶是外表活性元素，在結(jié)晶學(xué)上鍶能改變金屬間化合物相的行動(dòng)。因而用鍶元素進(jìn)行蛻變處理能改進(jìn)合金的塑性加工性和終究產(chǎn)品質(zhì)量。因?yàn)殒J的蛻變有效時(shí)刻長(zhǎng)、效果和再現(xiàn)性好等長(zhǎng)處，近年來(lái)在Al-Si鑄造合金中替代了鈉的運(yùn)用。對(duì)揉捏用鋁合金中參加0.015%~0.03%鍶，使鑄錠中β-AlFeSi相成為漢字形α-AlFeSi相，削減了鑄錠均勻化時(shí)刻60%~70%，進(jìn)步資料力學(xué)功能和塑性加工性;改進(jìn)成品外表粗糙度。對(duì)于高硅(10%~13%)變形鋁合金中參加0.02%~0.07%鍶元素，可使初晶削減至較低極限，力學(xué)功能也顯著進(jìn)步，抗拉強(qiáng)度бb由233MPa進(jìn)步到236MPa，屈從強(qiáng)度б0.2由204MPa提高到210MPa，延伸率б5由9%增至12%。在過(guò)共晶Al-Si合金中參加鍶，能減小初晶硅粒子尺寸，改進(jìn)塑性加工功能，可順暢地?zé)彳埡屠滠垺ｄ喸?鋯也是鋁合金的常用增加劑。一般在鋁合金中參加量為0.1%~0.3%，鋯和鋁構(gòu)成ZrAl3化合物，可阻止再結(jié)晶進(jìn)程，細(xì)化再結(jié)晶晶粒。鋯亦能細(xì)化鍛造安排，但比鈦的效果小。有鋯存在時(shí)，會(huì)下降鈦和硼細(xì)化晶粒的效果。在Al-Zn-Mg-Cu系合金中，因?yàn)殇唽?duì)淬火敏感性的影響比鉻和錳的小，因而宜用鋯來(lái)替代鉻和錳細(xì)化再結(jié)晶安排。雜質(zhì)元素-稀土元素參加鋁合金中，使鋁合金熔鑄時(shí)增加成分過(guò)冷，細(xì)化晶粒，削減二次晶距離，削減合金中的氣體和攙雜，并使攙雜相趨于球化。還可下降熔體外表張力，增加流動(dòng)性，有利于澆注成錠，對(duì)工藝功能有著顯著的影響。各種稀土參加量約為0.1%at%為好?；旌舷⊥?La-Ce-Pr-Nd等混合)的增加，使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金時(shí)效G?P區(qū)構(gòu)成的臨界溫度下降。含鎂的鋁合金，能激起稀土元素的蛻變效果。

            鋁型材的表面處理工藝多種多樣，在這里主要介紹鋁型材的氧化處理工藝。眾所周知，鋁型材的氧化處理工藝分為陽(yáng)極氧化和化學(xué)氧化兩大類(lèi)，兩者有比較大的差別。陽(yáng)極氧化指的是將鋁型材置于相應(yīng)的電解液和特定的工藝條件下,利用電解作用使其表面形成氧化鋁薄膜的過(guò)程，稱為鋁型材的陽(yáng)極氧化處理。陽(yáng)極氧化如果沒(méi)有特別指明，通常是指硫酸陽(yáng)極氧化。化學(xué)氧化指的是采用化學(xué)介質(zhì)處理鋁型材表面，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使其表面氧化，生成穩(wěn)定的防銹氧化膜，稱為鋁型材的化學(xué)氧化處理。化學(xué)氧化的工藝按其溶液性質(zhì)可分為堿性氧化法和酸性氧化法兩大類(lèi)。
兩種處理方法有如下三點(diǎn)區(qū)別：（1）陽(yáng)極氧化是在通高壓電的情況下進(jìn)行的，它是一種電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程；化學(xué)氧化不需要通電，而只需要在藥水里浸泡就行了，它是一種純化學(xué)反應(yīng)。（2）陽(yáng)極氧化需要的時(shí)間很長(zhǎng)，往往要幾十分鐘，而化學(xué)氧化只需要短短的幾十秒。（3）陽(yáng)極氧化生成的的氧化膜厚度約為5——20米（硬質(zhì)陽(yáng)極氧化膜厚度可達(dá)60——200米），擁有較高硬度，良好的耐熱和絕緣性，抗蝕能力高于化學(xué)氧化膜，多孔，有很好的吸附能力。而化學(xué)氧化生成的膜僅僅0.01—0.15米左右，質(zhì)軟不耐磨，抗蝕能力低于陽(yáng)極氧化膜，一般不宜單獨(dú)使用。
         工業(yè)鋁型材表面處理有好幾種方法，陽(yáng)極氧化，粉末噴涂，電泳處理等等，不管是哪種方法都是在鋁型材表面形成一層保護(hù)膜，要想判斷工業(yè)鋁型材表面處理是否達(dá)標(biāo)的話，就是判斷氧化膜的厚度是否達(dá)標(biāo)。下面小編就來(lái)給大家講解一下各個(gè)白面處理方式得到的氧化膜厚度標(biāo)準(zhǔn)。
一是陽(yáng)極氧化。鋁型材表面氧化膜厚，根據(jù)使用需要主要分4個(gè)等級(jí)，分別是AA10、AA15、AA20、AA25，即鋁合金型材的表面膜厚均值分別是10μm、15μm、20μm、25μm，其局部不低于8μm、12μm、16μm、20μm。二是粉末噴涂。粉末噴涂表面涂層膜厚一般不分等級(jí)，通常平均膜厚不低于40μm，局部不低于35μm。三是電泳表面處理。電泳表面膜厚一般分為三個(gè)等級(jí)：A、B、S三個(gè)等級(jí)。A級(jí)：12μm氧化膜+9μm電泳膜，復(fù)合膜厚局部不低于21μm。B級(jí)：9μm氧化膜+7μm電泳膜，復(fù)合膜厚局部不低于16μm。S級(jí)：6μm氧化膜+15μm電泳膜，復(fù)合膜厚局部不低于21μm。

          高鐵車(chē)廂是用鋁材焊接的，有的高鐵線經(jīng)過(guò)零下三四十?dāng)z氏度的高寒地帶；南極科考船上的一些儀器、裝備與起居用品是以鋁材制造的，需要經(jīng)受零下六七十?dāng)z氏度的考驗(yàn)；由中國(guó)經(jīng)北極到歐洲的商船上有些裝備也是用鋁材制造的，其中的一部分露在外面，環(huán)境溫度也在零下五六十?dāng)z氏度；它們能在這樣的寒冷環(huán)境中正常運(yùn)轉(zhuǎn)嗎？沒(méi)問(wèn)題，鋁合金及鋁材是*不怕寒冷酷熱的。說(shuō)說(shuō)鋁合金的低溫性能--鋁及鋁合金是*好的低溫材料，沒(méi)有低溫脆性，不像普通鋼材、鎳合金等那樣有明顯的低溫脆性，它們的強(qiáng)度性能雖然隨著溫度的降低而升高，但是塑性與韌性卻隨著溫度的下降而降低，即有明顯的低溫脆性?？墒卿X及鋁合金則大不一樣，沒(méi)有一絲絲低溫脆性，它們的一切力學(xué)性能均隨著溫度的降低而明顯上升，與材料的成分無(wú)關(guān)，不管是鑄造鋁合金還是變形鋁合金，也不管是粉末冶金合金，還是復(fù)合材料；與材料狀態(tài)也沒(méi)有關(guān)系，不管是加工狀態(tài)的，還是熱處理狀態(tài)的；也與錠坯制備工藝無(wú)關(guān)，不管是用鑄錠軋制的，還是用熔體連續(xù)鑄軋的或連續(xù)連軋的；與鋁的提取工藝更無(wú)關(guān)系，電解的、碳熱還原的、化學(xué)提取，通通都沒(méi)有低溫脆性；與純度也無(wú)關(guān)，不管是99.50%~99.79%的工藝純鋁，還是99.80%~99.949%的高純鋁、99.950%~99.9959%的超純鋁（Super Purity）、99.9960%~99.9990%的極純鋁（extreme purity）、>99.9990%的超高純鋁等都沒(méi)有低溫脆性。有趣的是，另兩個(gè)輕金屬——鎂、鈦跟鋁一樣也沒(méi)有低溫脆性。高鐵車(chē)廂鋁材有Al-Mg系的5005合金板材、5052合金板材、5083合金板材及型材，Al-Mg-Si系的6061合金板材及型材、6N01合金型材、6063合金型材，Al-Zn-Mg系7N01合金板材及型材、7003合金型材。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)有O、H14、H18、H112、T4、T5、T6。由表中的數(shù)據(jù)可明顯地看出，不管哪種鋁合金，它的力學(xué)性能均隨著溫度的降低而上升，所以鋁材是一類(lèi)絕妙的低溫結(jié)構(gòu)材料，火箭的低溫燃料（液氫、液氧）儲(chǔ)罐、液化天然氣（LNG）運(yùn)輸船上與岸基儲(chǔ)罐、低溫化工產(chǎn)品容器、冷庫(kù)、冷藏車(chē)等都可以用鋁材制造。在地球上跑的高速列車(chē)的車(chē)廂與車(chē)頭的結(jié)構(gòu)件凡是可用鋁合金制造的零部件都可以用現(xiàn)行的相應(yīng)鋁合金制造，不需要另辟蹊徑研究一種在高寒地區(qū)運(yùn)營(yíng)的廂體結(jié)構(gòu)鋁合金及其生產(chǎn)工藝，當(dāng)然如果能研發(fā)一種各項(xiàng)性能比6061合金大10%左右的6XXX合金，或比7N01合金約大8%的7XXX合金，那當(dāng)然是功勞很大的。實(shí)際上，在我國(guó)黑龍江省，以及以后在內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆維吾爾族自治區(qū)、西藏自治區(qū)、青海省跑的高鐵對(duì)鋁合金結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)算不了“高寒”，不需要對(duì)合金成分作特殊處理，也不需要對(duì)材料生產(chǎn)工藝參數(shù)作專(zhuān)門(mén)調(diào)整。只要為高張高鐵或以后為在其他寒冷地區(qū)運(yùn)營(yíng)的高鐵車(chē)輛廂體生產(chǎn)的鋁材性能符合中國(guó)GB、歐洲EN、日本JIS、美國(guó)ASTM等標(biāo)準(zhǔn)要求，就是合格的產(chǎn)品，不需要采取特殊措施，以免加大成本。車(chē)廂鋁合金的發(fā)展趨勢(shì)：在現(xiàn)在軌道車(chē)輛廂體制造和維護(hù)中用的板材合金有5052、5083、5454、6061等合金，用的擠壓型材有5083、6061、7N01等，此外一些新的合金諸如5059、5383、6082等也有所應(yīng)用。它們都有良好的可焊性，焊絲為5356或5556合金，當(dāng)然*好是采用摩擦攪拌焊（FSW），不但焊接質(zhì)量高，而且不用焊絲。后來(lái)日本研發(fā)的7N01合金（Mn0.20~0.7、Mg1.0~2.0、Zn4.0~5.0，單位%），在軌道車(chē)輛制造中獲得廣泛應(yīng)用；德國(guó)在制造高鐵Trans Rapid車(chē)廂時(shí)采用5005合金板制作壁板，用6061、6063、6005合金擠壓所用的型材?？傊?，直到目前無(wú)論是中國(guó)還是其他 制造高鐵車(chē)輛基本上仍沿用這些合金。200km/h~350km/h列車(chē)廂體鋁合金：我們可根據(jù)列車(chē)運(yùn)營(yíng)速度將廂體鋁合金分為：速度<200km/h的車(chē)輛用的可稱為 代合金，它們是常規(guī)的合金，多用于制造城市軌道車(chē)輛廂體，如6063、6061、5083合金等；第二代鋁合金如6N01、5005、6005A、7003、7005合金等用于制造速度為200km/h~350km/h的高鐵車(chē)輛廂體；第三代合金是6082、含鈧的鋁合金等。除了6N01、7N01合金（它們是日本合金，N代表Nippon）外，還有7003合金，它的Mg含量比7N01合金的低，是一種低Mg的Al-Zn-Mg合金，它的可焊性及強(qiáng)度與7N01合金的相當(dāng)，并具有更高的可擠壓性能。日本東北和上越新干線、札幌地鐵大量采用7003、7N01合金生產(chǎn)壁厚3mm的寬幅型材6005A合金（Si0.50~0.9、Mg0.40~0.7、Mn和Cr 0.12~0.50,%）是法國(guó)注冊(cè)的，與美國(guó)6005合金相比，Mg與Si的含量相等，但增加了0.12%~0.50%的Mn的Cr，不但有與6063合金相當(dāng)?shù)目蓴D壓性能，而且強(qiáng)度性能也有所提高。6N01合金也如此，日本山陽(yáng)電化鐵路3050型車(chē)輛廂體側(cè)板（寬507mm、壁厚2.5mm）、寬558mm的地板，以及制造側(cè)板掛鉤、檐梁等的大型寬幅空心型材都是用6N01合金擠壓的。350ktm/h~450km/h列車(chē)廂體鋁合金：這是廂體用的新一代鋁合金，列車(chē)速度高達(dá)450m/h，車(chē)輛須承受更大的外力，受到的震動(dòng)也更強(qiáng)烈，因此應(yīng)研發(fā)新一代輕量化高鐵鋁合金。含鈧的鋁合金。鈧是鋁及鋁合金*有效的晶粒細(xì)化劑，也是優(yōu)化鋁合金性能有效的元素之一，鈧的含量都<0.5%，凡含有鈧的合金，不管含量多少都統(tǒng)稱鋁-鈧合金。Al-Sc合金有強(qiáng)度高、塑性好、可焊性優(yōu)良、抗蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是艦船、航空航天器、反應(yīng)堆、國(guó)防軍工器械等領(lǐng)域選用的新一代鋁合金之一，當(dāng)然也可以用于制造鐵路車(chē)輛結(jié)構(gòu)。不過(guò)向現(xiàn)行鋁合金添加鈧，對(duì)組 織性能的改善如何，尚有待系統(tǒng)的研究，鈧是一種稀土元素，中國(guó)是世界上的鈧生產(chǎn)國(guó)，在Al-Sc合金研究方面居世界前列，但總的來(lái)看還不如俄羅斯，在Al-Sc合金研究與應(yīng)用方面俄羅斯是領(lǐng)跑者。東北輕合金有限責(zé)任公司、中南大學(xué)、航天材料及工藝研究所對(duì)Al-Sc合金的研發(fā)作了許多工作，他們研究的“大尺寸5B70鋁-鎂-鈧合金板材”獲2017年度中國(guó)有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)，獲二等獎(jiǎng)的也有一項(xiàng)，為“航天用可焊高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Sc合金”。