常用壓鑄鋁合金的材質分類

鋁的密度僅為鐵、銅、鋅等合金的1/3左右。 是目前滿足輕量化要求的壓鑄合金材料之一。 此外，鋁具有較高的比強度和比剛度，並具有良好的塑性流變性能。 ，具有結晶溫度範圍窄、線收縮率低、易於成型和切削、機械性能和耐腐蝕性能高等優點，基於以上優點，鋁合金已成為高強韌性壓鑄合金材料之一。 鋁合金壓鑄件在汽車、航空航天等行業具有優良的減重效果。 1980年代以來，汽車工業的快速發展帶動了相關產業的發展。 汽車產業的發展主要集中在智能化、輕量化、模塊化等方面。

合金成分對鋁合金性能的影響壓鑄鋁合金的成分和含量對鑄件的力學性能有顯著影響。 針對不同鑄件的性能要求，應選擇不同的壓鑄工藝和相應的鋁合金成分。 目前，壓鑄鋁合金廣泛應用於工業領域。 我國、美國、日本常用的有Al-Si二元合金、Al-Mg二元合金、Al-Si-Mg合金、Al-Si-Cu合金等。 鋁合金型號及成分如表1所示。一般在傳統壓鑄鋁合金中添加的主要合金元素有Si、Fe、Cu等，其中添加Si元素可以增強
鋁合金的流動性，Fe元素的加入有利於壓鑄件的脫模，Cu元素的加入可以增強鑄件的強度，各種合金元素的加入使鋁合金具有不同的性能和優缺點。

鋁矽系列合金

在壓鑄鋁合金中加入Si元素會降低結晶溫度範圍，共晶含量會增加，並且由於Si元素的結晶潛熱大，合金的流動性會增加。 此外，Si元素的體積收縮率幾乎為零，線膨脹係數遠小於Al。 隨著Si元素含量的增加，所形成合金的收縮率降低，減少了氣孔收縮和熱裂的傾向，抑制了高溫脆性。 由於在壓鑄鋁合金中加入了Si元素，具有良好的鑄造性能、導熱性、耐腐蝕性等優點，使Al-Si系列合金在鑄造領域得到廣泛應用。 傳統的Al-Si二元合金系列雖然強度好，但塑性較差，難以滿足汽車工業快速發展對更高性能鋁合金的要求。

Al-Si系合金的主要缺陷是在鑄造過程中容易產生鑄件尺寸不合格、氣孔等缺陷。 傳統鑄造鋁合金的顯微組織晶粒為枝晶，影響合金的力學性能。 業界將Al-Si合金分為三類：亞共晶Al-Si合金、共晶Al-Si合金和過共晶Al-Si合金，如圖1所示。合金中較高的Si含量促進了硬質和粗糙的形成初生Si顆粒，提高過共晶Al-Si合金的耐磨性。 同時，初生Si顆粒的存在對合金的力學性能也不利。 影響，例如降低切割性能。

鋁鎂系合金

鋁鎂合金具有優良的塑性和耐腐蝕性。 成型的鑄件表面質量高。 主要用於汽車耐腐蝕零件和表面質量要求高的壓鑄件。 鎂元素被添加到壓鑄鋁合金中。 由於Mg原子的半徑比Al原子的半徑大13%，經過固溶處理後，Mg溶解在Al的α相中，造成較大的變形，提高了鋁合金的強度。 鋁鎂合金液表面可形成耐蝕性強的尖晶石膜，可提高合金的耐蝕性，且合金形成黏膜的傾向低，表面質量好。鑄件高。 但是，Al-Mg合金會產生Mg 2 Si和Al 3 Mg 2 硬脆相，降低合金的延伸率，增加熱裂傾向。 冶煉時易氧化或結渣，造成鑄造性能差。

鋁矽鎂系列合金

Al-Si-Mg系合金屬於一種特殊的Al-Si系合金。 在Al-Si系合金中，Si元素在Al中的溶解度很小，很難在鋁合金中加入更多的Si元素。 因此，在鋁合金中加入Si元素的衝擊強度較小。 由於不能通過熱處理工藝強化，可以考慮在Al-Si系合金中加入Mg元素。 經過熱處理工藝後，合金會析出彌散強化相，以提高合金的強度。 例如，ZL114A鋁合金是一種Al-Si-Mg合金，少量的Mg可以提高合金的抗拉強度和屈服強度，具有更好的力學性能，並且該合金具有更好的填充能力、耐腐蝕性和更低的熱裂紋的傾向。 Al-Si-Mg系列合金是新型壓鑄鋁合金的發展目標，可用於車身
形狀複雜、綜合力學性能要求高的零件，但成型零件的後續加工要求更高，會增加製造成本。
1.1.4 Al-Si-Cu系合金
Cu元素被添加到Al-Si-Cu系列合金中。 Cu元素在常溫下在α-Al固溶體中的溶解度較小，但在高溫下溶解度較大，使Cu元素可以溶解在合金中的鋁基體中或形成顆粒狀複合強化相（主要是AlCu和Al 5 Cu 2 Mg 8 Si 6 相）提高了合金的抗蠕變性和合金的強硬度。 在Al-Si-Cu系合金中加入Cu元素，可以提高鋁合金的力學性能、鑄造性能和切削加工性
可以，但Al元素與Cu元素的化學勢差較大，容易造成合金的耐蝕性變差，熱裂傾向較高。 在Al-Si-Cu壓鑄合金中，Cu含量一般控制在1%~5%。 A383合金是在美國傳統A380合金的基礎上改進的壓鑄鋁合金。 Si含量比A380更接近共晶，提高了合金的流動性。 其Cu元素含量較少，在壓鑄過程中存在一定程度的熱裂。 趨於形成熱裂紋路徑。

其他元素在鋁合金中的作用

Fe元素是一種對壓鑄鋁合金影響很大的雜質元素。 Fe元素易與鋁合金中的Al、Si、Mg等元素發生反應，生成Al 3 Fe、Al 9 Fe 2 Si 2、Al 8 Mg 3 FeSi 6 等相，均為硬脆相，易發生易產生裂紋，且易在相位置積聚雜質氣體，降低合金的力學性能。 採用壓鑄工藝在一定程度上減少針狀富鐵相的析出，從而減少對基體的不利影響。 此外，高含量的Fe元素會降低鋁合金的耐蝕性和流動性，增加熱裂傾向和
有縮孔的傾向。

Zn元素在α-Al基體中的溶解度好，能形成固溶體，強化合金的力學性能，提高其流動性，提高合金的機械加工性能。 但與Cu元素相似，由於合金中Zn元素與Al之間的化學勢差較大，壓鑄鋁合金的耐蝕性較差，Zn元素在合金中的體積收縮率降低。合金高達4.7%，這使得壓鑄鋁合金有更高的收縮傾向。
稀土元素常被添加到壓鑄鋁合金中。 稀土元素的原子半徑大於鋁元素的原子半徑。 Al元素的晶體結構為面心立方晶格，稀土元素為密排六方晶格。 因此，鋁合金中含有稀土元素。 溶解度小，不易形成固溶體。 稀土元素加入鋁合金會集中在固液界面前，造成成分過度冷卻，可以提高鋁合金的力學性能。 稀土元素在鋁合金冶煉時比較活潑，容易填充。

合金相產生的缺陷降低了兩相之間的表面張力，在合金晶粒表面形成活性層，阻止​​晶粒長大。 對於合金中的Fe等雜質，稀土元素可以與其反應，淨化鋁液，改善富Fe雜質相。

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