一般的に使用されるダイカストアルミニウム合金の材料分類

アルミニウムの密度は、鉄、銅、亜鉛、その他の合金の約1分の3にすぎません。 現在、軽量の要件を満たすダイカスト合金材料の1980つです。 さらに、アルミニウムは比強度と比剛性が高く、優れた塑性レオロジー特性を備えています。 、結晶化温度範囲が狭く、線収縮率が低く、成形・切断が容易で、機械的性質が高く、耐食性が高いという利点から、アルミニウム合金は高強度・靭性のダイカスト合金材料のひとつとなっています。 アルミニウム合金ダイカストは、自動車、航空宇宙、その他の産業で優れた軽量化効果を発揮します。 XNUMX年代以降、自動車産業の急速な発展は関連産業の発展を後押ししてきました。 自動車産業の発展は、主にインテリジェンス、軽量、モジュラー化などに集中しています。

アルミニウム合金の特性に及ぼす合金組成の影響ダイカストアルミニウム合金の組成と含有量は、鋳造物の機械的特性に大きな影響を及ぼします。 さまざまな鋳造の性能要件については、さまざまなダイカストプロセスと対応するアルミニウム合金組成を選択する必要があります。 現在、アルミダイカスト合金は工業分野で広く使用されています。 中国、米国、日本では、Al-Si二元合金、Al-Mg二元合金、Al-Si-Mg合金、Al-Si-Cu合金などが一般的に使用されています。 アルミニウム合金のモデルと組成を表1に示します。一般に、従来のダイキャストアルミニウム合金に追加される主な合金元素はSi、Fe、Cuなどであり、その中でSi元素を追加すると強化できます。
アルミニウム合金の流動性、Fe元素の添加はダイ鋳物の離型を助長し、Cu元素の添加は鋳物の強度を高めることができ、さまざまな合金元素の添加によりアルミニウム合金は異なる特性と長所と短所を持ちます。

Al-Siシリーズ合金

ダイカストアルミニウム合金にSi元素を添加すると、結晶化温度範囲が狭くなり、共晶含有量が増加し、Si元素の結晶化潜熱が大きいため、合金の流動性が向上します。 また、Si元素の体積収縮率はほぼゼロであり、線膨張係数はAlよりもはるかに小さい。 Si元素の含有量が増えると、形成された合金の収縮率が低下し、細孔収縮や高温割れの傾向が減少し、高温脆性が抑制されます。 アルミダイキャスト合金にSi元素を添加しているため、鋳造性能、熱伝導率、耐食性などに優れており、鋳造分野で広く使用されています。 従来のAl-Si二元合金シリーズは強度は良好ですが、可塑性が低く、自動車産業の急速な発展に伴う高性能アルミニウム合金の要件を満たすことは困難です。

Al-Siシリーズ合金の主な欠点は、鋳造プロセス中に、不適合な鋳造サイズや細孔などの欠陥を引き起こしやすいことです。 従来の鋳造アルミニウム合金の微細構造粒子はデンドライトであり、合金の機械的特性に影響を与えます。 業界では、図1に示すように、Al-Si合金を次のXNUMXつのカテゴリに分類しています。亜共晶Al-Si合金、共晶Al-Si合金、過共晶Al-Si合金。一次Si粒子と過共晶Al-Si合金の耐摩耗性を向上させます。 同時に、一次Si粒子の存在も合金の機械的特性に悪影響を及ぼします。 切削性能の低下などの影響。

Al-Mgシリーズ合金

Al-Mg合金は、優れた可塑性と耐食性を備えています。 成形された鋳物の表面品質は高い。 主に自動車の耐食部品や表面品質要件の高いダイカストに使用されます。 アルミダイカスト合金にMg元素を添加。 Mg原子の半径はAl原子の半径より13％大きいため、溶体化処理後、MgはAlのアルファ相に溶解し、歪みが大きくなり、アルミニウム合金の強度が向上します。 Al-Mg合金液の表面に耐食性の強いスピネル膜を形成することができ、合金の耐食性を向上させることができ、合金が粘液膜を形成する傾向が低く、鋳造は高いです。 ただし、Al-Mg合金は、Mg 2SiおよびAl3 Mg 2の硬くて脆い相を生成する可能性があり、これにより合金の伸びが低下し、高温割れの傾向が高まります。 製錬中に酸化したりスラグを形成したりしやすく、鋳造性能が低下します。

Al-Si-Mgシリーズ合金

Al-Si-Mgシリーズ合金は特殊な種類のAl-Siシリーズ合金に属します。 Al-Si系合金では、Si元素のAlへの溶解度が低く、アルミニウム合金にSi元素を追加することは困難です。 したがって、アルミニウム合金にSi元素を添加する衝撃の強さは小さい。 熱処理では強化できないため、Al-Si系合金にMg元素を添加したものと考えられます。 熱処理プロセスの後、合金は分散強化相を析出させて合金の強度を向上させます。 たとえば、ZL114Aアルミニウム合金はAl-Si-Mg合金であり、少量のMgは合金の引張強度と降伏強度を向上させ、機械的特性を向上させ、合金は充填能力、耐食性を向上させ、熱亀裂の傾向。 Al-Si-Mgシリーズ合金は、車体に使用できる新しいダイカストアルミニウム合金の開発目標です。
複雑な形状で包括的な機械的特性に対する高い要件を持つ部品ですが、その後の成形部品の処理には高い要件が必要であり、製造コストが増加します。
1.1.4Al-Si-Cuシリーズ合金
Al-Si-Cu系合金にCu元素を添加。 室温でのα-Al固溶体へのCu元素の溶解度は小さいが、高温での溶解度が高いため、Cu元素は合金のアルミニウムマトリックスに溶解したり、粒子を形成したりすることができます。およびAl5 Cu 2 Mg 8 Si 6相）は、合金の耐クリープ性と合金の強い硬度を向上させます。 Al-Si-Cuシリーズ合金にCu元素を添加すると、アルミニウム合金の機械的特性、鋳造特性、機械加工性を向上させることができます。
はい。ただし、Al元素とCu元素の化学ポテンシャル差が大きいため、合金の耐食性が低下しやすく、高温割れが発生しやすくなります。 Al-Si-Cuダイカスト合金では、Cu含有量は一般に1％〜5％に制御されます。 A383合金は、米国の伝統的なA380合金をベースにした改良型ダイカストアルミニウム合金です。 Si含有量はA380よりも共晶に近く、合金の流動性が向上します。 そのCu元素含有量は少なく、ダイカストプロセス中にある程度の高温割れがあります。 ホットクラックパスを形成する傾向があります。

アルミニウム合金における他の元素の役割

鉄元素は、アルミダイカストに大きな影響を与える不純物元素です。 Fe元素はアルミニウム合金中のAl、Si、Mgおよびその他の元素と容易に反応してAl 3 Fe、Al 9 Fe 2 Si 2、Al 8 Mg 3 FeSi 6などを形成します。相はすべて硬くて脆い相であり、傾向があります。割れやすく、相の位置に不純物ガスがたまりやすく、合金の機械的性質が低下します。 ダイカスト法は、針状の鉄に富む相の析出をある程度低減し、マトリックスへの悪影響を低減するために使用されます。 さらに、Fe元素の含有量が高いと、アルミニウム合金の耐食性と流動性が低下し、高温割れ傾向が高まり、
穴を縮小する傾向。

α-AlマトリックスへのZn元素の溶解度は良好であり、固溶体を形成し、合金の機械的特性を強化し、流動性を改善し、合金の機械的処理性能を改善することができます。 しかし、Cu元素と同様に、合金中のZn元素とAlの化学ポテンシャルの差が大きいため、ダイキャストアルミニウム合金の耐食性は低く、Zn元素の体積収縮率は合金は4.7％と高いため、ダイキャストアルミニウム合金は収縮する傾向が高くなります。
希土類元素は、ダイカストアルミニウム合金に追加されることがよくあります。 希土類元素の原子半径は、Al元素の原子半径よりも大きくなっています。 Al元素の結晶構造は面心立方格子であり、希土類元素は最密六方格子です。 そのため、アルミニウム合金には希土類元素が含まれています。 溶解度が小さく、固溶体を形成しにくい。 アルミニウム合金への希土類元素の添加は、固液界面の前に集中し、組成物の過度の冷却を引き起こし、アルミニウム合金の機械的特性を改善することができます。 希土類元素は、アルミニウム合金を製錬すると、より活性が高くなり、充填が容易になります。

合金相によって生成された欠陥は、XNUMXつの相間の表面張力を低下させ、合金粒子の表面に活性層を形成して、粒子の成長を防ぎます。 合金中のFeなどの不純物の場合、希土類元素がそれらと反応してアルミニウム液を精製し、Feに富む不純物相を改善することができます。

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