鋁元素

鋁是一種非常常見的元素，元素符號為Al，原子序數為13。地殼中富含鋁元素的儲量僅次于氧和硅，含量8.3%，排名第三，是地殼中含量最豐富的金屬元素。

鋁合金

鋁是輕金屬材料之一，基本上添加了一定量的其他合金元素。鋁合金除了具有鋁的一般特性外，由于合金元素的種類和數量的不同，還具有一定的合金特性。鋁合金密度為2.63～2.85g/cm3強度高(σb為110～650MPa)具有良好的鑄造性能和塑性加工性能，良好的導電性和導熱性，良好的耐腐蝕性和焊接性，可用作結構材料鑄造，沖壓、鍛造等工藝廣泛應用于航天、航空、運輸、建筑、機電、輕化和日用品.

添加元素對鋁合金強度的影響

銅是對鋁合金性能影響較大的金屬元素（Cu）、鎂（Mg）、硅（Si）、鐵（Fe）、錳（Mn）、鎳（Ni）、鋅（Zn）等等，下面介紹這些金屬元素對鋁合金性能的影響。

1.銅（Cu）

銅是鋁合金中一種重要的合金元素，具有一定的固溶強化作用，除了時效沉淀的CuAl外₂具有顯著的時效強化效果。

優點：固溶強化和及時強化效果好，銅含量在4%到6.8%時強化效果最好，所以硬鋁合金的銅含量大多在這個范圍內。增加銅含量，提高合金流動性、抗拉強度和硬度，提高機械性能和切削性。

缺點：降低耐腐蝕性和塑性，增加熱裂紋的傾向。

2. 鎂（Mg）

鎂對鋁的強化是顯著的。每增加1%鎂，抗拉強度約提高34MPa。如果添加不到1%的錳，可能會增加強化效果。因此，添加錳后，鎂含量可以降低，熱裂趨勢可以降低。此外，錳還可以使Mg₅Al₈平均化合物沉淀，提高耐腐蝕性和焊接功能。

優點：提高抗拉強度和屈服極限，提高合金的切削加工性能。

缺點：Mg₂Si會使鑄件變脆。

3. 硅（Si）

Mg₂Si在鋁中的最大溶解度為1.85%，隨著溫度的降低而降低。在變形鋁合金中，硅單獨添加鋁板僅限于焊接材料，硅添加鋁也具有一定的強化作用。

優點：提高合金的鑄造性能。硅和鋁可以形成固體溶解體，可以提高合金的高溫形狀，降低收縮率，無熱裂紋傾向。提高抗拉強度、硬度、切割性和高溫強度，降低延伸率。

缺點：硅的結晶沉淀（Si）游離硅的硬質點容易出現，使切削性差，高硅鋁合金對鑄件坩堝的熔蝕作用嚴重。

4.鐵（Fe）

優點：當鐵含量為0.6時，鋁合金對模具有很強的粘附作用％特別強烈，即不易脫模。當鐵含量超過0.6時％之后，粘模現象大大減輕。

缺點：當鋁合金含鐵量過高時，鐵是Feal₃、Fe₂Al₇和Al－Si－Fe的片狀或針狀組織存在于合金中，產生金屬化合物，形成硬點。該組織還可以降低機械性能，增加熱裂性，使鑄件脆性。還有鐵（Fe）當量超過1.2%時，降低合金流動性，損壞鑄件質量，縮短壓鑄設備中金屬組件的使用壽命。

5. 錳（Mn）

錳在固溶體中的最大溶解度為1.82%。當錳含量為0.8%時，合金強度隨溶解度的增加而增加，延伸率達到最大值。Al-Mn合金長短時間硬化合金，即不熱處理強化。

優點：隨著溶解度的增加，合金強度不斷增加。當錳含量為0.8%時，延伸率達到最大值。錳（Mn）可防止鋁合金再結晶過程，提高再結晶溫度，顯著細化再結晶晶粒。再結晶晶粒的細化主要是通過Mnal₆化合物彌散質點阻礙了再結晶晶粒的生長。MnAl₆另一個作用是可以溶解雜質鐵（Fe），形成（Fe、Mn）Al₆，將鋁合金中的片狀或針狀組織從鐵變成細晶組織，減少鐵的有害影響。

缺點：錳含量過高會導致偏析。

6.鎳（Ni）

優點：有增加抗拉強度和硬度的傾向，對耐腐蝕性有很大影響。

缺點：降低耐腐蝕性和導熱性。

7.鋅（Zn）

優點：鋅和鎂同時加入鋁中，形成強化相Mg/Zn₂，會對合金產生明顯的強化作用。

缺點：有應力腐蝕開裂的傾向。