铸造铝合金的成分优化设计

墨文涛

摘 要：以传统铸造铝硅镁合金为基础，对改良铸造铝硅镁合金的成分优化设计进行了研究 研究结果表明，改良铸造铝硅镁合金的成分设计合理，合金不但具有良好的常温和高温力学性能，而且还具有优良的铸造性能。

关键词：改良铸造铝硅合金；成分优化设计

1 添加元素的作用分析

1.1Cu元素的作用分析

铜在铝硅镁合金中可以起到固溶强化的作用，提高合金的强度另一方面，由于铜能与铝合金中的镁、铁、锰、镍等元素形成A12、CuA12、CuMgA19、Fe、Ni等化合物，因此同时也能提高合金的高温强度。

1.2 Ni元素的作用分析

一般在铝合金中Ni与Fe按1：1加入时，可形成耐热性好的Al9FeNi相，提高铝合金的耐热性，并降低其热膨胀系数。

1.3 Mn元素的作用分析

在鋁硅镁合金中，Mn是一个中和铁的有害作用的元素熔炼时杂质Fe和Mn结合生成沉淀物进入渣中，Mn还会和合金中的Fe反应生成A16MnxFe1-x金属间化合物，从而有效地提高合金的耐蚀性添加少量的Mn可以细化材料的组织，提高再结晶温度，增强合金的耐热性。

1.4 V元素的作用分析

铝合合金中加入钒元素，可以形成Al7V化合物，这些化合物可作为固溶体的结晶核心，使晶粒细化，提高力学性能和改善工艺性能，但量不能多，过多则会出现大片状化合物，降低强度耐蚀性等。

1.5 RE元素的作用分析

RE在铝合金中的作用有以下3个方面：净化作用由于RE具有很高的化学活性，与H2FeS等杂质元素具有很强的化学亲和力，可以与各种杂质元素形成化合物，因而能消除H2FeS和过剩游离态Si等有害杂质的影响变质作用加入适量的RE，能够有效减小铝合金的枝晶间距，细化铸态晶粒微合金化作用RE与Al及其合金元素能发生微合金化作用，可以提高合金常温和高温力学性能。

2 改良铸造铝硅镁合金的成分优化设计

本试验需要确定的元素有Cu、Ni、V、Mn、RE5种，为了综合考虑各合金元素对改良合金性能的影响，采用5因素3水平的正交试验。

2.1正交试验结果

根据所设计的正交表，熔化了18炉合金，每炉1.5kg，浇注8根试样，共144根，对铸态下的试样进行抗拉强度检测延伸率检测硬度值检测，考察其常温力学性能，并以此作为确定改良铸造铝硅镁合金成分的依据。

2.2常温抗拉强度检测结果

常温抗拉强度检测结果，极差分析，常温抗拉强度指标的变化趋势。

3 改良铸造铝硅镁合金的性能

改良铸造铝硅镁合金的成分设计合理，合金不但具有良好的常温和高温力学性能，而且还具有优良的铸造性能，而且制备工艺简单，成本低廉，很有开发应用前景。

参考文献：

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