鋁-鋅-鎂中強可焊合金
專欄:行業資訊
發布日期:2018-01-30
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作者:佚名
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在鋁合金用的合金化元素中,鋅和鎂是在鋁中溶解度zui高的元素,早在上世紀20年代初,冶金學家就發現Al-Zn-Mg系合金有時效硬化能力,但因應力腐蝕敏感性高,所以長期以來一直沒有得到應用。但自上世紀70年代發現Al-Zn-Mg系合金有優

秀的可焊性,同時應力腐蝕敏感性可通過Zn、Mg含量控制即(Zn+Mg)≤7%,以及添加穩定劑Mn、Cr、Zr等可予以解決后,才引起人們重視..........
在鋁合金用的合金化元素中,鋅和鎂是在鋁中溶解度zui高的元素,早在上世紀20年代初,冶金學家就發現Al-Zn-Mg系合金有時效硬化能力,但因應力腐蝕敏感性高,所以長期以來一直沒有得到應用。但自上世紀70年代發現Al-Zn-Mg系合金有優 秀的可焊性,同時應力腐蝕敏感性可通過Zn、Mg含量控制即(Zn+Mg)≤7%,以及添加穩定劑Mn、Cr、Zr等可予以解決后,才引起人們重視,廣泛用于制造軌道車輛車廂及其他交通運輸裝備。
 
 
鋁-鋅-鎂中強可焊合金
 
合金化元素及雜質元素的作用
 
Zn和Mg:Al-Zn-Mg系合金隨著Zn、Mg含量的增加,其抗拉強度性能及熱處理效果一般是隨之上升的。合金的應力腐蝕傾向與Zn、Mg含量的總和有關,高Mg低Zn或高Zn低Mg的合金,只要Zn、Mg質量分數之和不大于7%,合金就具有相當好的抗應力腐蝕性能。合金的焊接裂紋傾向隨Mg含量的增加而下降。
 
Al-Zn-Mg系合金中的微量合金化元素有Mn、Cr、Cu、Zr、Ti等,Fe和Si是主要雜質元素。
 
Mn和Cr:添加Mn和Cr提高合金的抗腐蝕性能,含0.2%Mn——0.4%Mn時效果顯著;加Cr的效果更大些,如果Mn和Cr同時加入,對降低應力腐蝕傾向的效果更強,Cr的添加量以0.1%——0.2%為宜。
 
Zr:顯著地提高Al-Zn-Mg系合金的可焊性,在AlZn5MgCu0.35Cr0.35合金中加入0.2%Zr后,焊接裂紋傾向大大下降。Zr還提高合金的再結晶終了溫度,向AlZn4.5Mg1.8Mn0.6合金添加>0.2%Zr,合金的再結晶終了溫度升到500℃以上,因此,材料在固溶處理后仍保留著變形組 織。向含Mn的Al-Zn-Mg系合金添加0.1%Zr——0.2%Zr,還可以提高抗應力腐蝕性能,但是Zr的效果不如Cr的。
 
Ti:向Al-Zn-Mg系合金添加Ti能細化鑄造組 織,并可改善合金的可焊性,但其效果比Zr的低。若Ti與Zr同時加入效果更好。向含0.12%Ti的AlZn5Mg3Cu0.3合金添加>0.15%Zr,即有較好的可焊性和相當高的伸長率,還可獲得與單獨添加>0.2%Zr時相同的效果。Ti也能提高合金的再結晶溫度。
 
Cu:向Al-Zn-Mg系合金添加少量Cu,可提高合金的抗應力腐蝕性能和抗拉強度,但是合金的可焊性卻降低。
 
Fe:它是Al-Zn-Mg系合金的雜質,降低合金的可抗蝕性和力學性能,尤其對Mn含量的合金尤其如此,所以Fe含量應盡可能低,應限制<0.3%。
 
Si:也是合金固有的雜質,降低合金的抗蝕性和力學性能,加大合金裂紋傾向,應限制其限量<0.3%。
 
合金的組 織
 
Mg在Al中的zui大溶解度為 17.4%(450℃),室溫時為1.0%。Zn的溶解度更高,在共析溫度(275℃)為31.6%,在200℃為12.6%,室溫時為≥2%。因此,Zn、Mg與Al可形成高濃度三元固溶體。由Al-Zn-Mg系三元相圖可知,該系合金除α、β、η和γ等相外,還有一個三元化合物T(Al2Mg3Zn3),T相還可以用濃度范圍(AlZn)49Mg32表示。工業用Al-Zn-Mg合金的成分多位于圖中M所示的影線范圍內,主要強化相是T和η,所以工業合金稱之為α+T型合金。η相和T相不僅在Al中有極大的溶解度,而且有相當大的溶解度變化,故有很強的時效硬化作用。β相的分子式-Al3Mg2,T-Al2Mg3Zn3,η-MgZn2,γ-MgZn5。T相的Zn/Mg比約為2.71,但因T相的Zn、Mg濃度變化范圍很寬,Zn/Mg比為1——4的合金的主要強化相為T,只有Zn/Mg>4的合金才有η相出現,Zn/Mg=6——7的合金才完全由η相組成。
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