1、合金元素对热膨胀系数的影响
硅(Si)元素:硅是铝合金中常见的合金元素。在
东莞铝型材中加入硅可以降低合金的热膨胀系数。当铝型材在加工过程中经历温度变化时,如在挤压后的冷却阶段,热膨胀系数的差异会导致不同部位的收缩程度不同。
适量的硅元素可以使东莞铝型材的热膨胀更加均匀,减少因热胀冷缩引起的翘曲变形。例如,在 6063 铝合金中,硅含量一般在 0.2 - 0.6% 之间,这个范围内的硅元素有助于稳定铝型材的尺寸,降低其在温度变化过程中的变形倾向。
镁(Mg)元素:镁元素能提高铝合金的强度和硬度,但同时也会对热膨胀系数产生影响。镁含量较高时,铝型材的热膨胀系数会增大。在冷却过程中,含镁量高的区域相对于其他区域会有更大的收缩趋势,容易导致型材翘曲。例如,在一些高强度的铝合金型材中,如果镁元素分布不均匀,在经历相同的冷却条件下,镁含量高的部分会比其他部分更快地收缩,从而引发型材的变形。
铜(Cu)元素:铜元素的加入会增加铝合金的强度,但也会改变合金的热物理性质。铜会使铝型材的热膨胀系数在一定程度上增大,并且会影响合金的热传导性能。在加热或冷却过程中,由于铜元素的存在,铝型材内部的温度分布可能会发生变化,进而影响其热应力的分布。如果热应力不均匀,就会导致型材翘曲变形。
2、合金元素对材料强度和屈服强度的影响
锌(Zn)元素:锌是提高铝合金强度的重要元素。在一些高强度铝合金型材(如 7075 铝合金)中,锌元素的含量较高。较高的锌含量会增加合金的屈服强度,使得型材在承受相同的应力时,更不容易发生塑性变形。然而,如果型材内部的锌元素分布不均匀,在加工过程中,如挤压或机械加工后,各部分的屈服强度差异会导致内部应力重新分布。当应力超过较弱部分的屈服强度时,就会产生局部变形,进而引起型材的翘曲。
锰(Mn)元素:锰元素可以细化铝合金的晶粒,从而提高材料的强度和韧性。在铝型材中,均匀分布的锰元素有助于提高型材整体的强度均匀性。但如果锰元素在熔炼或铸造过程中没有充分均匀化,会导致型材内部晶粒大小不一致。晶粒粗大的区域强度相对较低,在受到加工应力或热应力时,更容易发生变形,增加了型材翘曲的可能性。
3、杂质元素的影响
铁(Fe)杂质:铁是铝合金中常见的杂质元素。当铁含量较高时,会在铝合金中形成粗大的针状或片状的金属间化合物(如 Al - Fe - Si 相)。这些化合物会降低铝型材的韧性和可塑性,并且在加工过程中,由于其硬度较高,会阻碍金属的正常流动,导致型材内部应力集中。例如,在挤压过程中,这些应力集中区域可能会因为局部变形过大而引发型材的翘曲。
钠(Na)杂质:钠元素在铝合金中即使含量很少,也会对型材的性能产生显著影响。钠会吸附在铝合金的晶界上,降低晶界的结合力,使合金的热裂倾向增加。在铝型材的铸造或热处理过程中,由于热应力的存在,钠元素可能会导致晶界开裂,进而引起型材的局部变形和翘曲。