铝合金含氢有哪些因素影响

1. 问：铝合金中各元素对铝合金性能的影响有哪些

硅(Si)是改善流动性能的主要成份。从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。但结晶析出的硅(Si)易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。另外，硅(Si)可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。
在铝合金中固溶进铜(Cu)，机械性能可以提高，切削性变好。不过，耐蚀性降低，容易发生热间裂痕。作为杂质的铜(Cu)也是这样。
镁(Mg)
铝镁合金的耐蚀性最好，因此ADC5、ADC6是耐蚀性合金，它的凝固范围很大，所以有热脆性，铸件易产生裂纹，难以铸造。作为杂质的镁(Mg)，在AL-Cu-Si这种材料中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准在0.3%以内。
铁(Fe)
杂质的铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细，不能说是有害成份。含量低于0.7 %则有不易脱模的现象，所以含铁(Fe)0.8 ~ 1.0 %反而好压铸。含有大量的铁(Fe)，会生成金属化合物，形成硬点。并且含铁(Fe)量过1.2 %时，降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命。
镍(Ni) 和铜(Cu)一样，有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。想要改善高温强度耐热性，有时就加入镍(Ni)，但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响
锰(Mn)
能改善含铜(Cu)，含硅(Si)合金的高温强度。若超过一定限度，易生成Al-Si-Fe- P+o { T*T f;X
Mn四元化合物，容易形成硬点以及降低导热性。锰(Mn)能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe)，形成(Fe，Mn)Al6减小铁的有害影响。锰(Mn)是铝合金的重要元素，可以单独加入Al-Mn二元合金，更多的是和其他合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰(Mn)。
锌(Zn)
若含有杂质锌(Zn)，高温脆性大，但与汞(Hg)形成强化HgZn2对合金产生明显强度作用。JIS中规定在1.0%以内，但外国标准有到3%的，这里所讲的当然不是合金成份的锌(Zn)，而是以杂质锌(Zn)的角色来说，它有使铸件产生裂纹的倾向。
铬(Cr)
铬(Cr)在铝中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会增加淬火敏感性。
钛(Ti)
在合金中只需微量可使机械性能提高，但导电率却下降。Al-Ti系合金产生包晶反应时，钛(Ti)的临界含量约为0.15%，如有硼存在可以减少。
在铝合金中有时还存在钙(Ca)，铅(Pb)，锡(Sn)等杂质元素。这些元素由于熔点高低不一，结构不同，与铝(Al)形成的化合物亦不相同，因而对铝合金性能的影响各不一样。钙(Ca)在铝中固溶度极低，与铝(Al)形成CaAl4化合物， 钙(Ca)能改善铝合金切削性能。铅(Pb)，锡(Sn)是低熔点金属，它们在铝(Al)中固溶度不大，降低合金强度，但能改善切削性能。
锌合金当中各项主要元素及微量元素对铸造性能和铸件性能的影响
铝(Al)
它是主要成份，有改善机械性能，提高流动性的作用，能防止铁(Fe)的侵蚀和腐蚀。超过4.5%会变脆，低于3.5%强度，硬度会降低，流动性变差。
铜(Cu)
铜(Cu)含量超过1.25%可以明显增加合金的强度与硬度。但Al-Cu的析出，压铸铸后会收缩，继而转为膨胀，使铸件尺寸不稳定。
镁(Mg)
为抑制晶粒间的腐蚀而加入少量的镁(Mg)，镁(Mg)的含量超过了规定值，就会使流动性变差，并且也容易产生热脆性，冲击值也降低。
铅(Pb) 锡(Sn) 镉(Cd)
铅(Pb)含量的增加可以降低锌(Zn)的硬度，增加锌(Zn)的溶解度，但是在含铝(Al):o _;l S%E
的锌合金中，铅(Pb)，锡(Sn)，镉(Cd)任意一种超过规定量，都会产生腐蚀。这种腐蚀是不规则的，经过某段时间以后才产生，而且在高温，高湿气氛下，腐蚀得特
铁(Fe)
铁(Fe)虽然能明显提高锌(Zn)的再结晶温度，减缓再结晶的过程，但是在压铸熔炼当中，铁(Fe)来自铁坩埚，鹅颈管和熔化用具，固溶于锌(Zn)，铝(Al)所带的铁(Fe)是极微量的，超过了固溶限的铁(Fe) 会以FeAl3 结晶出来。(Fe)所造成的缺陷多生成渣滓以FeAl3的化合物浮起。铸件变脆，机加工性能变差。铁的流动性会影响铸件表面的光滑度。

2. 铝合金的化学性质

铝合金的化学成份(Chemical Composition Limit Of Aluminum )
合金牌号 硅Si 铁Fe 铜Cu 锰Mn 镁Mg 铬Cr 锌Zn 钛Ti 其它 铝
每个 合计 最小值
2024 23.2 0.5 3.8-4.9 0.3-0.9 1.2-1.8 0.1 0.25 0.15 0.05 0.15 余量
5052 25 0.4 0.1 0.1 2.2-2.8 0.15-0.35 0.1 -- 0.05 0.15 余量
5083 23.8 0.4 0.1 0.3-1.0 4.0-4.9 0.05-0.25 0.25 0.15 0.05 0.15 余量
6061 23.6 0.7 0.15-0.4 0.15 0.8-1.2 0.04-0.35 0.25 0.15 0.05 0.15 余量
7050 23.5 0.15 20.-2.6 0.1 1.9-2.6 0.04 5.7-6.7 0.06 0.05 0.15 余量
7075 23.6 0.5 1.2-2.0 0.3 2.1-2.9 0.18-0.28 5.1-6.1 0.2 0.05 0.15 余量

（1）极易氧化。在空气中，铝容易同氧化合，生成致密的三氧化二铝薄膜（厚度约0．1－0．2μm），熔点高（约2050℃），远远超过铝及铝合金的熔点（约600℃左右）。氧化铝的密度3．95－4．10g/cm3，约为铝的1．4倍，氧化铝薄膜的表面易吸附水分，焊接时，它阻碍基本金属的熔合，极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷，引起焊缝性能下降。
（2）易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢，由于液态铝可溶解大量的氢，而固态铝几乎不溶解氢，因此当熔池温度快速冷却与凝固时，氢来不及逸出，容易在焊缝中聚集形成气孔。氢气孔目前难于完全避免，氢的来源很多，有电弧焊气氛中的氢，铝板、焊丝表面吸附空气中的水分等。实践证明，即使氩气按GB/T4842标准要求，纯度达到99．99% 以上，但当水分含量达到20ppm时，也会出现大量的致密气孔，当空气相对湿度超过80%时，焊缝就会明显出现气孔。
（3）焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大两倍，易产生较大的焊接变形的内应力，对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生。
（4）铝的导热系数大（纯铝0．538卡/Cm．s．℃）。约为钢的4倍，因此，焊接铝和铝合金时，比焊钢要消耗更多的热量。
（5）合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低沸点的元素（如镁、锌、锰等），在高温电弧作用下，极易蒸发烧损，从而改变焊缝金属的化学成分，使焊缝性能下降。

3. 铝合金的优点谢谢，详细些！

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。

硬铝合金属AI—Cu—Mg系，一般含有少量的Mn，可热处理强化．其特点是硬度大，但塑性较差。超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金，但耐腐蚀性差，高温软化快。

锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造，故又称锻造铝合金。

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合成工艺：

铝和铝合金可以用各种不同的方法熔炼。常使用的是无芯感应炉和槽式感应炉、坩埚炉和反射式平炉（使用天然气或燃料油燃烧）以及电阻炉和电热辐射炉。

炉料种类广泛，从高质量的预合金化铸锭一直到专门由低等级废料构成的炉料都可以使用。然而，即使在最适宜熔炼浇注的条件下，熔化的铝也易受三种类型的不良影响：

1、在高温条件下，随着时间的推移，氢气的吸附导致溶解在熔液中氢气的增加。

2、在高温条件下，随着时间的推移，熔液发生氧化。

3、合金元素的丧失。

4. 铸造铝合金会产生哪些缺陷或质量问题

铸造铝合金缺陷及分析
[size=3]一 氧化夹渣
缺陷特征：氧化夹渣多分布在铸件的上表面，在铸型不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色，经x光透视或在机械加工时发现，也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现
产生原因：
1．炉料不清洁，回炉料使用量过多
2.浇注系统设计不良
3．合金液中的熔渣未清除干净
4．浇注操作不当，带入夹渣
5.精炼变质处理后静置时间不够
防止方法：
1．炉料应经过吹砂，回炉料的使用量适当降低
2．改进浇注系统设计，提高其挡渣能力
3.采用适当的熔剂去渣
4．浇注时应当平稳并应注意挡渣
5．精炼后浇注前合金液应静置一定时间

二 气孔 气泡
缺陷特征：三铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形，具有光滑的表面，一般是发亮的氧化皮，有时呈油黄色。表面气孔、气泡可通过喷砂发现，内部气孔 气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔 气泡在X光底片上呈黑色
产生原因：
1．浇注合金不平稳，卷入气体
2．型(芯)砂中混入有机杂质(如煤屑、草根 马粪等)
3．铸型和砂芯通气不良
4．冷铁表面有缩孔
5．浇注系统设计不良
防止方法 ：
1．正确掌握浇注速度，避免卷入气体。
2．型(芯)砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量
3．改善(芯)砂的排气能力
4．正确选用及处理冷铁
5．改进浇注系统设计

三 缩松
缺陷特征：铝铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色，浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍 断口等检查方法发现<br>
产生原因：
1．冒口补缩作用差
2．炉料含气量太多
3．内浇道附近过热
4．砂型水分过多，砂芯未烘干
5．合金晶粒粗大
6．铸件在铸型中的位置不当
7．浇注温度过高，浇注速度太快
防止方法：
1．从冒口补浇金属液，改进冒口设计
2．炉料应清洁无腐蚀
3．铸件缩松处设置冒口，安放冷铁或冷铁与冒口联用
4．控制型砂水分，和砂芯干燥
5．采取细化品粒的措施
6．改进铸件在铸型中的位置降低浇注温度和浇注速度

四 裂纹
缺陷特征 :
1．铸造裂纹。沿晶界发展，常伴有偏析，是一种在较高温度下形成的裂纹在体积收缩较大的合金和形状较复杂的铸件容易出现
2．热处理裂纹：由于热处理过烧或过热引起，常呈穿晶裂纹。常在产生应力和热膨张系数较大的合金冷却过剧。或存在其他冶金缺陷时产生

产生原因：
1．铸件结构设计不合理，有尖角，壁的厚薄变化过于悬殊
2．砂型(芯)退让性不良
3．铸型局部过热
4．浇注温度过高
5．自铸型中取出铸件过早
6．热处理过热或过烧，冷却速度过激
防止方法:
1．改进铸件结构设计，避免尖角，壁厚力求均匀，圆滑过渡
2．采取增大砂型(芯)退让性的措施
3．保证铸件各部分同时凝固或顺序凝固，改进浇注系统设计
4．适当降低浇注温度
5．控制铸型冷却出型时间
6．铸件变形时采用热校正法
7．正确控制热处理温度，降低淬火冷却速度

气孔分析
压铸件缺陷中，出现最多的是气孔。
气孔特征。有光滑的表面，形状是圆形或椭圆形。表现形式可以在铸件表面、或皮下针孔、也可能在铸件内部。
（1）气体来源
1） 合金液析出气体—a与原材料有关 b与熔炼工艺有关
2） 压铸过程中卷入气体¬—a与压铸工艺参数有关 b与模具结构有关
3） 脱模剂分解产生气体¬—a与涂料本身特性有关 b与喷涂工艺有关
（2）原材料及熔炼过程产生气体分析
铝液中的气体主要是氢，约占了气体总量的85%。
熔炼温度越高，氢在铝液中溶解度越高，但在固态铝中溶解度非常低，因此在凝固过程中，氢析出形成气孔。
氢的来源：
1） 大气中水蒸气，金属液从潮湿空气中吸氢。
2） 原材料本身含氢量，合金锭表面潮湿，回炉料脏，油污。
3） 工具、熔剂潮湿。
（3）压铸过程产生气体分析
由于压室、浇注系统、型腔均与大气相通，而金属液是以高压、高速充填，如果不能实现有序、平稳的流动状态，金属液产生涡流，会把气体卷进去。
压铸工艺制定需考虑以下问题：
1） 金属液在浇注系统内能否干净、平稳地流动，不会产生分离和涡流。
2） 有没有尖角区或死亡区存在？
3） 浇注系统是否有截面积的变化？
4） 排气槽、溢流槽位置是否正确？是否够大？是否会被堵住？气体能否有效、顺畅排出？
应用计算机模拟充填过程，就是为了分析以上现象，以作判断来选择合理的工艺参数。
（4）涂料产生气体分析
涂料性能：如发气量大对铸件气孔率有直接影响。
喷涂工艺：使用量过多，造成气体挥发量大，冲头润滑剂太多，或被烧焦，都是气体的来源。
（5）解决压铸件气孔的办法
先分析出是什么原因导致的气孔，再来取相应的措施。
1） 干燥、干净的合金料。
2） 控制熔炼温度，避免过热，进行除气处理。
3） 合理选择压铸工艺参数，特别是压射速度。调整高速切换起点。
4） 顺序填充有利于型腔气体排出，直浇道和横浇道有足够的长度（>50mm），以利于合金液平稳流动和气体有机会排出。可改变浇口厚度、浇口方向、在形成气孔的位置设置溢流槽、排气槽。溢流品截面积总和不能小于内浇口截面积总和的60%，否则排渣效果差。
5） 选择性能好的涂料及控制喷涂量。

解决缺陷的思路
由于每一种缺陷的产生原因来自多个不同的影响因素，因此在实际生产中要解决问题，面对众多原因到底是非功过先调机？还是先换料？或先修改模具？建议按难易程度，先简后复杂去处理，其次序：
1） 清理分型面，清理型腔，清理顶杆；改善涂料、改善喷涂工艺；增大锁模力，增加浇注金属量。这些靠简单操作即可实施的措施。
2） 调整工艺参数、压射力、压射速度、充型时间、开模时间，浇注温度、模具温度等。
3） 换料，选择质优的铝合金锭，改变新料与回炉料的比例，改进熔炼工艺。
4） 修改模具，修改浇注系统，增加内浇口，增设溢流槽、排气槽等。
例如压铸件产生飞边的原因有：
1） 压铸机问题：锁模力调整不对。
2） 工艺问题：压射速度过高，形成压力冲击峰过高。
3） 模具问题：变形，分型面上杂物，镶块、滑块有磨损不平齐，模板强度不够。解决飞边的措施顺序：清理分型面→提高锁模力→调整工艺参数→修复模具磨损部位→提高模具刚度。从易到难，每做一步改进，先检验其效果，不行再进行第二步。

5. 怎么去除铝合金铸件中的氢气

铸件形成中气孔的主要原因是合金中含有过量的H2，氢含量占所含气体总含量的80%～90% ，其余是N2 、O2 CO等，而H2则来源于大气及各种金属原材料、熔剂和涂料中的水分受热分解，在高温条件下发生H2O= 2H + + O2 - 反应，这是一个可逆反应。分解出来的氧又容易与金属液生成熔点较高的Al2O3 ，反应方程式为：2Al3 + + 3O2 - = Al2O3 ，这样就促进了水蒸气的高温分解，氢离子便不断向合金液中扩散。
氢以两种方式存在于铝液中：第一种是分解为原子状态溶解在铝液中，称为溶解型，约占90%;第二种氢则以分子状态气泡形式吸附于夹杂物的表面或缝隙中，称为吸附型。由于氢在铝合金液中的溶解度是随温度上升而增大的 ，所以在熔炼过程中合金液将吸入大量的H2 。而在结晶凝固的过程中，由于温度降低，合金液表层首先凝固且合金的粘度增大，虽然氢的溶解度降低需从金属液中析出，但是已经很困难了，这样滞留在合金液中便形成了气孔缺陷。熔化、保温时间越长，氢含量越高.
氢在合金液中的溶解度除与温度成正比外，还与压力及空气的湿度即氢分压成正比。
合金元素及其含量对溶解度也有一定的影响，硅、铜含量增加则氢的溶解度降低，镁含量增加则氢的溶解度增加。合金成分不同，合金液中氢的临界含量也不同，ZL104 铝合金为亚共晶型铝硅合金时吸氢量最大。

6. 铝合金熔炼过程中为什么会吸入大量氢气而不是其他气体

是氢气。
针孔是铝合金在凝固过程中，溶解在铝熔液中的气体(99％H2)逸出后又没有完全浮到铝液表面造成
的。铝合金在熔炼和浇注时，会吸入大量的氢气，冷却时则因溶解度的下降而不断析出。铝合金中溶解的氢，其溶解度随合金液温度的升高而增大

7. 为什么铝合金比低碳钢焊接时对气孔更为敏感

铝镁合金焊缝中的气孔主要是由氢引起的。氢的来源有:焊丝和板材中溶解的氢及其表面氧化膜吸附的结晶水；氩气中的氢和湿气；焊接时由于保护不好空气中的氢和水气进入焊接熔池等。氢在铝的熔点温度下溶解度发生突变，并随温度增加而急增。铝镁合金在焊接时，焊缝中能否产生气泡首先取决于溶入氢的浓度，在溶入氢的浓度小于0.69 cm³/100g时，形成气泡的可能性极小。但在实际焊接过程中，由于某些因素控制不严，在电弧高温作用下，溶解于铝中氢的浓度就会大于0.69 cm³/100g，此时气孔的产生主要取决于结晶速度：当结晶速度快到恰好抑制了气泡的形成，则氢只能饱和固溶于焊缝金属中，而不以气泡形式逸出，气孔就会发生；当结晶速度足够慢，已形成的氢气泡来得及逸出焊缝溶池时，也不会形成气孔；当结晶速度正好使气泡能够形成而来不及逸出时便产生气孔。其次铝镁合金的导热性强，在同样的工艺条件下其熔合区的冷却速度是钢的4~7倍，不利于气泡的浮出，实际冷却条件下是非平衡状态。实际生产中发现铝镁合金对氢的溶解度较大，对气孔的敏感性比纯铝低，出现的气孔比较少。
主要是铝合金在凝固是氢的溶解度发生急剧变化，加上铝合金的导热系数大，冷却速度快，所以易产生氢气气孔。

8. 有哪些金属元素影响能铝合金的性能

影响了铝合金性能的八大元素有：钒、钙、铅、锡、铋、锑、铍及钠等金属元素，由于根据成品铝卷材的用途不一样在加工过程中所加入的元素这些杂质元素由于熔点高低不一，结构不同与铝形成的化合物也不同，因而对于铝合金性能的影响也不一样。

9. 铝合金材料存在哪三大性质有哪些因素会影响到这些性质

纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的 1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态 σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。

1060 铝板带，含铝量达到99.6%以上又被称为纯铝板，在铝板带家族中属于一款常用的系列。此系列铝板的上风：最为常用的系列，出产过程比较单一，技术相对于比较成熟，价格相对于其它高档合金铝板有巨大上风。有良好的延伸率以及抗拉强度，完全能够知足常规的加工要求（冲压，拉伸）成型性高。为产业纯铝，具有高的可塑性、耐蚀性、导电性和导热性，但强度低,热处理不能强化可切削性不好；可气焊、氢原子焊和接触焊,不易钎焊；易承受各种压力加工和引伸、弯曲
铝合金材料存在哪三大性质？有哪些因素会影响到这些性质
这样的提问感觉没有意义