1.3.1 1×××系鋁合金

(1)合金的性質(zhì)和用途

1×××系鋁合金的鋁含量不小于99.0%, 又稱純鋁系。根據(jù)純度不同, 可分為高純鋁和工業(yè)純鋁。鋁含量不小于99.85%的鋁為高純鋁, 鋁含量在99.0%~99.85%(不含99.85%)為工業(yè)純鋁。該系合金具有密度小、 導(dǎo)電性好、 導(dǎo)熱性高、 熔解潛熱大、 光反射系數(shù)大、 熱中子吸收截面積較小及外表色澤美觀等特性。鋁在空氣中其表面能生成致密而堅(jiān)固的氧化膜, 阻止氧的侵入, 因而具有較好的抗蝕性。1×××系鋁合金用熱處理不能達(dá)到強(qiáng)化效果, 只能采用冷作硬化方法來提高強(qiáng)度。純鋁強(qiáng)度低, 在變形度高達(dá)60%~80%的情況下也只有150~180 MPa。隨著鋁的純度降低, 強(qiáng)度有所提高, 而導(dǎo)電性、 耐蝕性和塑性則會降低。因此, 不同牌號的純鋁, 其用途也不相同。高純鋁主要用于科學(xué)研究、 化學(xué)工業(yè)等; 電器工業(yè)中所用的純鋁除導(dǎo)電性能好以外, 還要求有一定強(qiáng)度, 所以制造導(dǎo)線、 電纜及電容器等用1070~1060牌號純鋁; 一般日常生活用具與器皿只用1050和1035牌號純鋁。

(2)合金元素及雜質(zhì)的作用

鐵和硅: 鐵和硅是1×××系合金中的主要雜質(zhì), 其含量和相對比例不同對性能影響很大。如在1A99合金成分基礎(chǔ)上, 將鐵含量由0.001 7%增加到1.0%, 合金的伸長率由36%降低到14.3%; 硅含量從0.002%增加到0.5%, 伸長率由36%降至24.5%。對熔鑄工藝來說, 鐵和硅的相對含量不同, 鑄錠形成裂紋的傾向也不同。在高純鋁范圍內(nèi), 因鐵、 硅含量都很少, 硅能溶解在基體中, 鑄錠的裂紋傾向較小。在工業(yè)純鋁范圍內(nèi), 當(dāng)鐵和硅含量之和在0.65%左右或更低時, 合金的裂紋傾向最大, 在此范圍內(nèi)若控制w(Fe)>w(Si), 可防止裂紋產(chǎn)生。但鐵和硅含量均高、 且其和大于0.65%時, 即使w(Si)>w(Fe)也不會產(chǎn)生裂紋。

銅: 銅在1×××系合金中主要以固溶狀態(tài)存在, 可略提高合金的強(qiáng)度。

鎂: 鎂在1×××系合金中可以是添加元素, 并主要以固溶狀態(tài)存在, 其作用是提高合金強(qiáng)度, 對再結(jié)晶溫度的影響較小。

錳、 鉻: 錳、 鉻可以明顯提高再結(jié)晶溫度, 但細(xì)化晶粒的作用不大。

鈦、 硼: 鈦、 硼是1×××系合金中的主要變質(zhì)元素, 既可以細(xì)化鑄錠晶粒, 又可以提高再結(jié)晶溫度并細(xì)化晶粒。鈦對再結(jié)晶溫度的影響與鐵和硅的含量有關(guān)。當(dāng)含有鐵時, 其作用減小, 但當(dāng)硅含量達(dá)到0.48%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時, 鈦又可以使再結(jié)晶溫度顯著提高。

添加元素和雜質(zhì)對1×××系鋁合金的電學(xué)性能影響較大, 一般均使導(dǎo)電性能降低, 其中鎳、 銅、 鐵、 鋅、 硅使其導(dǎo)電性能降低較少, 而釩、 鉻、 錳、 鈦則降低較多。雜質(zhì)降低其導(dǎo)電性能按鉻、 錳、 釩、 鈦、 鎂、 銅、 鋅、 硅、 鐵的順序遞減。此外, 雜質(zhì)銅和鋅還會降低鋁的抗蝕性, 錳和硅、 鐵還會形成脆相, 影響1×××系鋁合金的塑性。

(3)部分合金的過燒溫度

1×××系部分鋁合金的過燒溫度見表1-2。

表1-2 1×××系鋁合金的過燒溫度