| 純鋁的力學性能不高，不適宜制作承受較大載荷的結構零件。為了提高鋁的力學性能在純鋁中加入某些合金元素制成合金，常加入的合金元素有銅、鎂、鉻、鋅、硅、錳、鎳、鈷、鈦及鍶等，稀土元素在某些合金中加入。這些合金元素加入后通過以下幾個方面對鋁進行強化。
1．固溶強化
合金元素加入純鋁中形成無限固溶體或有限固溶體，不僅能獲得高的強度，而且還能獲得優(yōu)良的塑性與良好的壓力加工性能。在一般鋁合金中固溶強化最常用的合金元素是銅、鎂、錳、鋅、硅、鎳等元素。一般鋁的合金化都形成有限的固溶體，如Al-Cu，Al-Mg，Al-Zn，Al-Si，Al-Mn等二元合金均形成有限固溶體，并且都有較大的極限溶解度能起較大的固溶強化效果。
2．時效強化
鋁合金熱處理后可以得到過飽和的鋁基固溶體。這種過飽和鋁基固溶體在室溫或加熱到某一溫度時，其強度和硬度隨時間和延長而增高，但塑性降低。這個過程就稱時效。時效過程中使合金的強度、硬度增高的現(xiàn)象稱為時效強化或時效硬化。
3．過剩相強化
當鋁中加入的合金元素含水量超過其極限溶解度時，淬火加熱時便有一部分不能溶入固溶體的第二相出現(xiàn)稱之為過剩相。在鋁合金中過剩相多為硬而脆的金屬間化合物。它們在合金中起阻礙滑移和位錯運動的作用，使強度、硬度提高，而塑性、韌性降低。合金中過剩相的數(shù)量愈多，其強化效果愈好，但過剩相多時，由于合金變脆而導致強度、塑性降低。
4細化組織強化
在鋁合中添加微量元素細化組織是提高鋁合金力學性能的另一種重要手段。
變形鋁合金中添加微量鈦、鋯、鈹、鍶以及稀土元素，它們能形成難熔化合物，在合金結晶時作為非自發(fā)晶核，起細化晶粒作用，提高合金的強度和塑性。
鑄造鋁合金中常加入微量元素作變質(zhì)處理來細化合金組織，提高強度和塑性。變質(zhì)處理對不能熱處理強化或強化效果不大的鑄造鋁合金和變形鋁合金具有特別重要的意義。比如在鋁硅鑄造鋁合金中加入微量鈉或鈉鹽或銻作變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理，細化組織可以顯著提高塑性和強度。同樣在鑄造鋁合金中加入少量錳、鉻、鈷等元素能使雜質(zhì)鐵形成的板塊狀或針狀化合物AlFeSi細化，提高塑性，加入微量鍶可消除或減少初晶硅，并使共晶硅細化；粒子園整度提高。
5冷變形強化
冷變形強化亦稱冷作硬化，即金屬材料在再結晶溫度以下冷變形，冷變形時，金屬內(nèi)部位錯密度增大，且相互纏結并形成胞狀結構，阻礙位錯運動。變形度越大位錯纏結越嚴重，變形抗力越大，強度越高。冷變形后強化的程度隨變形度、變形溫度及材料本身的性質(zhì)而不同。同一材料在同一溫度下冷變形時，變形度越大則強度越高。塑性隨變形程度的增加而降低。 |
