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鋁的密度小,塑性高,具有優(yōu)良的電性能和熱性能,表面有致密的氧化膜保護(hù),抗腐蝕性能好。鋁在地殼中的蘊(yùn)藏量大,據(jù)統(tǒng)計(jì),地殼中鐵占4.7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同),鋁占7.5%。目前鋁已經(jīng)成為非鐵金屬中生產(chǎn)量最大的金屬。

鑄造鋁合金是在純鋁的基礎(chǔ)上加入其他金屬或非金屬元素,不僅能保持純鋁的基本性能,而且由于合金化及熱處理的作用,使鋁合金具有良好的綜合性能。鋁及鋁合金在工業(yè)上占有重要的地位,大量用于軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域,也廣泛用作建筑結(jié)構(gòu)材料、家庭生活用具和體育用品等。

在這類合金中Si是主要合金化元素,Si改善合金的流動(dòng)性,降低熱裂傾向,減少疏松,提高氣密性。這類合金具有好的耐腐蝕性能和中等的機(jī)加工性能,具有中等的強(qiáng)度和硬度,但塑性較低。按合金中的Si含量多少,該系合金可分為共晶鋁硅合金(ZL102、YL102、ZL108、YL108和ZL109)、過共晶鋁硅合金(ZL1l7和YL1l7)和亞共晶鋁硅合金(其余合金)。

ZLI02是典型的二元共晶鋁硅合金,合金中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%-13%,該合金具有優(yōu)良的鑄造性能,但力學(xué)性能和切削加工性能較差。為了改善ZL102合金的室溫和高溫力學(xué)性能,加入一定量的Mg,Cu和Mn,成為ZL108合金,使熱膨脹系數(shù)小,耐磨性能提高。ZL109也是共晶鋁硅合金,與ZL108合金相比,降低了Cu含量,提高了Mg含量,并且用Ni代替Mn,合金具有更好的耐熱性。ZL108和ZL109合金廣泛地用做內(nèi)燃機(jī)的活塞。YL102和YL108主要用作壓鑄合金。

亞共晶鋁硅合金中屬Al-Si-Mg系的合金有ZL101、ZL101A、ZL104、YL104、ZL114A、ZLl15和ZL1l6。這類合金在成分上的主要區(qū)別是:ZL104合金加入了Mn,ZL115合金加入了Zn和他,ZL1l6合金加入了Ti和Be,ZL101A和ZL114A合金是用高純度的精鋁作原材料,減少雜質(zhì)含量。這類合金具有良好的鑄造性能,中等的力學(xué)性能和良好的抗腐蝕性能,在工業(yè)中應(yīng)用廣泛。屬于Al-Si-Cu系的合金有ZL105、ZL105A、ZL106、ZL11O、ZL111、ZL107、YL112和YL113。前五個(gè)合金含有Mg,后三個(gè)合金無Mg,但Cu含量偏高。此外在ZLI06和ZL111合金中還加入了少量的Mn和TicZL110合金的Cu含量高,Mg含量低。Al-Si-Cu系合金具有良好的鑄造性能,中等的力學(xué)性能,抗腐蝕性能與Al-Si-Mg系合金相比較差,YL112和YL113合金主要用作壓鑄合金,其他合金用于砂型鑄造、金屬型鑄造和精密鑄造等。

過共晶鋁硅合金中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般超過15%。美國(guó)的390.0合金、德國(guó)的KS281合金和我國(guó)的YL117合金中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%左右;我國(guó)的ZL117合金、德國(guó)的KS280合金中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21%左右;德國(guó)的KS282合金中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24%左右。這類合金隨著Si含量的增加,密度減小,熱膨脹系數(shù)降低,硬度、耐磨性和體積穩(wěn)定性相應(yīng)提高,主要用作活塞材料,其主要缺點(diǎn)是難于機(jī)加工,對(duì)刀具的要求嚴(yán)格。