1.3.1 1×××系铝合金

(1)合金的性质和用途

1×××系铝合金的铝含量不小于99.0%, 又称纯铝系。根据纯度不同, 可分为高纯铝和工业纯铝。铝含量不小于99.85%的铝为高纯铝, 铝含量在99.0%~99.85%(不含99.85%)为工业纯铝。该系合金具有密度小、 导电性好、 导热性高、 熔解潜热大、 光反射系数大、 热中子吸收截面积较小及外表色泽美观等特性。铝在空气中其表面能生成致密而坚固的氧化膜, 阻止氧的侵入, 因而具有较好的抗蚀性。1×××系铝合金用热处理不能达到强化效果, 只能采用冷作硬化方法来提高强度。纯铝强度低, 在变形度高达60%~80%的情况下也只有150~180 MPa。随着铝的纯度降低, 强度有所提高, 而导电性、 耐蚀性和塑性则会降低。因此, 不同牌号的纯铝, 其用途也不相同。高纯铝主要用于科学研究、 化学工业等; 电器工业中所用的纯铝除导电性能好以外, 还要求有一定强度, 所以制造导线、 电缆及电容器等用1070~1060牌号纯铝; 一般日常生活用具与器皿只用1050和1035牌号纯铝。

(2)合金元素及杂质的作用

铁和硅: 铁和硅是1×××系合金中的主要杂质, 其含量和相对比例不同对性能影响很大。如在1A99合金成分基础上, 将铁含量由0.001 7%增加到1.0%, 合金的伸长率由36%降低到14.3%; 硅含量从0.002%增加到0.5%, 伸长率由36%降至24.5%。对熔铸工艺来说, 铁和硅的相对含量不同, 铸锭形成裂纹的倾向也不同。在高纯铝范围内, 因铁、 硅含量都很少, 硅能溶解在基体中, 铸锭的裂纹倾向较小。在工业纯铝范围内, 当铁和硅含量之和在0.65%左右或更低时, 合金的裂纹倾向最大, 在此范围内若控制w(Fe)>w(Si), 可防止裂纹产生。但铁和硅含量均高、 且其和大于0.65%时, 即使w(Si)>w(Fe)也不会产生裂纹。

铜: 铜在1×××系合金中主要以固溶状态存在, 可略提高合金的强度。

镁: 镁在1×××系合金中可以是添加元素, 并主要以固溶状态存在, 其作用是提高合金强度, 对再结晶温度的影响较小。

锰、 铬: 锰、 铬可以明显提高再结晶温度, 但细化晶粒的作用不大。

钛、 硼: 钛、 硼是1×××系合金中的主要变质元素, 既可以细化铸锭晶粒, 又可以提高再结晶温度并细化晶粒。钛对再结晶温度的影响与铁和硅的含量有关。当含有铁时, 其作用减小, 但当硅含量达到0.48%(质量分数)时, 钛又可以使再结晶温度显著提高。

添加元素和杂质对1×××系铝合金的电学性能影响较大, 一般均使导电性能降低, 其中镍、 铜、 铁、 锌、 硅使其导电性能降低较少, 而钒、 铬、 锰、 钛则降低较多。杂质降低其导电性能按铬、 锰、 钒、 钛、 镁、 铜、 锌、 硅、 铁的顺序递减。此外, 杂质铜和锌还会降低铝的抗蚀性, 锰和硅、 铁还会形成脆相, 影响1×××系铝合金的塑性。

(3)部分合金的过烧温度

1×××系部分铝合金的过烧温度见表1-2。

表1-2 1×××系铝合金的过烧温度