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杂质元素对铝型材的质量有什么影响?

铝型材是以铝为主要合金元素,加入其它金属元素如镁、铜、锰、硅等,再通过加热、挤压、表面处理等一系列工序形成的一种铝合金材料,根据合金元素的配方不同,铝型材分为很多种型号,每种型号都可用于不同的行业,主要可应用于汽车行业、航天航空行业等。

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铝型材中的主要合金元素有:铜、硅、镁、锌、锰;次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂;还有少量的杂质元素:钒、钙、铅、锡、铋、锑、铍、钠等,这些杂质元素虽然含量不多,但是对铝型材的质量还是会产生一定的影响。

首先来说说金属元素钒,钒在铝合金中会形成一种称为VAL11的化合物,在熔铸的过程中可以起到细化晶粒的作用,对于再结晶组织也可以起到细化的作用,还可提高它的结晶温度,不过非常难以熔化,细化的作用也不如钛和锆,加入少量的钒可以使铝型材的表面更加光滑。 

其次是钙元素,钙可与硅形成CaSi,对于纯铝的导电性有一定的提高作用,钙与铝形成一种四铝化钙化合物,它不溶于铝,可改变铝合金的切削性能,生成的二硅化钙不能使铝型材热处理强化,少量的钙可以去除铝液中的氢,钙可以降低铝型材的力学性能。

 然后是钠元素,钠的熔点非常低,在铝中几乎不溶解,含有钠元素的铝型材在熔铸加热时,凝固于晶界上面的钠可形成液态吸附层,产生脆性开裂而形成NaClSi,这时的化合物中没有游离钠,当镁的含量大于2%时,会析出游离钠而产生钠脆,因此高镁铝合金型材中是不允许添加钠盐溶剂的,但可以加入铋来防止钠脆,还可以采用氯化法来防止钠脆,使之生成氯化钠排出,在铝镁合金中加入铋可以生成铋化二钠进入金属的基底层,钠元素会使铝型材的承载能力下降,使用效果降低。

再次是锑元素,锑主要用于铸造铝合金中的变质剂,而在变形铝合金中很少使用,只是在铝镁变形铝合金中使用,目的是为了防止钠脆开裂而代替铋,在某些铝镁锌铜合金中加入锑元素,可以改善热压与冷压的工艺性能,提高铝型材的力学性能。

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还有铍元素,铍元素含有毒性,可以使人产生过敏性中毒,所以切记用于生产食品和饮料的铝型材中不能含有铍元素,有利于保证食品安全和人身安全;在变形铝合金中加入铍元素,可以有效改善氧化膜层的结构,减少熔铸时的烧损和夹杂,用于焊接基体使用的铝型材要将铍的含量控制在8μm/ml以下。

最后来说说铅、锡、铋元素,它们的熔点很低,在铝中的固溶度很小,可降低铝型材的强度和切削性能,对铝型材力学性能及承载能力有一定的影响。铋元素在凝固时会产生膨胀,对铝型材的成型有一定的补缩作用,铝镁合金中加入铋还可以防止钠脆开裂,适合变形铝合金使用。


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