铝合金中铜元素的作用

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 fX 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。

因为铝的金属活动性强于铜，因此铝和铜离子会发生置换反应，生成铝离子和单质铜。

金属活动性指金属单质在水溶液中失去电子生成金属阳离子的倾向，属于热力学范畴。利用金属活动性，我们可以比较金属在水中的还原性强弱与其对应的阳离子的氧化性强弱，预测水中一系列的置换反应的方向。

决定金属活动性的函数是金属的标准电极电势(E∅)与与水反应的标准吉布斯自由能(△G∅)，它们的计算公式及之间的转化公式为：

因此电极电势越负，自由能越大，活动性也越强。   自由能的一个影响因素是焓变(△H)。金属单质在水中形成阳离子时，经历了升华，电离，水合三步，这三步中都有能量变化，决定了总反应焓变，对金属的活动性有很大影响。因此在分析金属活动性成因时，要综合考虑金属的升华能、电离能与水合热。

一般来说，元素周期表内元素从上到下，从右到左有活动性增强趋势，其本质原因是随着金属半径增大，最外层电子数减少，其电离能与升华能均有下降，虽水合热亦有下降，但前两者已足够弥补。但对于一些特殊的例子，如锂，由于其半径极小，水合热足够高，弥补了升华热与电离能的不足，导致它在水中的活性甚至比铯还要高。

科学研究证明，金属活动性的顺序是：钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜、汞、银、铂、金。

具体到本题，因为铝的金属活动性强于铜，因此铝和铜离子会发生置换反应，生成铝离子和单质铜。这是湿法炼铜的基本原理，实际 *** 作中一般用锌代替铝。

以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。即Si,Fe ,Cu,Mn,Mg,Cr,Ni,Zn,还有Ti,Zr,这是里面常用的合金元素，一般都是执行国标GB-T3190--2008.具体每种材料的合金成分都不一样。按照系列为1,2,3,4，5,6,7，这几个系列，每个系列的又有很大的差别，同一系列基本差不多的。

1)铝硅系合金，也叫“硅铝明”或“矽铝明”。有良好铸造性能和耐磨性能，热胀系数小，在铸造铝合金中品种最多，用量最大的合金，含硅量在10％～25％。有时添加0.2％～0.6％镁的硅铝合金，广泛用于结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等。有时添加适量的铜和镁，能提高合金的力学性能和耐热性。此类合金广泛用于制造活塞等部件。

(2)铝铜合金，含铜4.5％～5.3％合金强化效果最佳，适当加入锰和钛能显著提高室温、高温强度和铸造性能。主要用于制作承受大的动、静载荷和形状不复杂的砂型铸件。

(3)铝镁合金，密度最小(2.55g/cm3)，强度最高(355MPa左右)的铸造铝合金，含镁12％，强化效果最佳。合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好，室温下有良好的综合力学性能和可切削性，可用于作雷达底座、飞机的发动机机匣、螺旋桨、起落架等零件，也可作装饰材料。

(4)铝锌系合金，为改善性能常加入硅、镁元素，常称为“锌硅铝明”。在铸造条件下，该合金有淬火作用，即“自行淬火”。不经热处理就可使用，以变质热处理后，铸件有较高的强度。经稳定化处理后，尺寸稳定，常用于制作模型、型板及设备支架等。

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