。
3系鋁合金
合金元素和雜質(zhì)元素在3系鋁合金中的作用主要有：(1)錳 錳是3系鋁合金中的主合金元素
，其含量一般在1%~1.6％范圍內(nèi)
，合金的強度
、塑性和工藝性能良好，錳與鋁可以生成MnAl6相
。合金的強度隨錳含量的增加而提高，當ω(Mn)>1.6%時
，合金強度隨之提高
，但由于形成大量脆性化合物MnAl6合金變形時容易開裂。隨著ω(Mn)的增加
，合金的再結晶溫度相應地提高。該系合金由于具有很大的過冷能力
，因此在快速冷卻結晶時
，產(chǎn)生很大的晶內(nèi)偏析
，錳的濃度在枝晶的中心部位低
，而在邊緣部位高，當冷加工產(chǎn)品存在明顯的錳偏析時
，在退火后易形成粗大晶粒。(2)鐵 鐵能溶于MnAl6中形成(FeMn)Al6化合物
，從而降低錳在鋁中的溶解度
。在合金中加入ω(Fe)=0.4%~0.7%，但要保證ω(Fe+Mn)≤1.85%
，可以有效地細化板材退火后的晶粒，否則
，形成大量的粗大片狀(FeMn)Al6化合物
，會顯著降低合金的力學性能和工藝性能。(3)硅 硅是有害雜質(zhì)
。硅與錳形成復雜三元相T(Al12Mn3Si2)，該相也能溶解鐵
，形成(Al
、Fe、Mn
、Si)四元相。若合金中鐵和硅同時存在
，則先形成α(Al12Fe3Si2)或β(Al9Fe2Si2)相
，破壞鐵的有利影響
。故應控制合金中ω(Si)<0.6%
。硅也能降低錳在鋁中的溶解度
，而且比鐵的影響大。鐵和硅可以加速錳在熱變形時從過飽和固溶體中的分解過程
，也可以提高一些力學性能。(4)鎂 少量的鎂(ω(Mg)≈0.3%)能顯著地細化該系合金退火后的晶粒
，并稍許提高其抗拉強度
。但同時也會損害退火材料的表面光澤。鎂也可以是Al-Mg合金中的合金化元素
，添加ω(Mg)=0.3%~1.3%，合金強度提高
，伸長率（退火狀態(tài)）降低
，因此發(fā)展出Al-Mg-Mn系合金。(5)銅 合金中ω(Cu)=0.05%~0.5%時可以顯著提高其抗拉強度
。但含有少量的銅(ω(Cu)=0.1%)會使合金的耐蝕性能降低，故應控制合金中ω(Cu)<0.2%
。(6)鋅 ω(Zn)<0.5％時對合金的力學性能和耐蝕性能無明顯影響
，考慮到合金的焊接性能，限制ω(Zn)＜0.2%
。
4系鋁合金
合金元素和雜質(zhì)元素在4系鋁合金中的作用主要有：(1)硅 硅是該系合金中的主要合金成分，含量ω(Si)=4.5%~13.5%
。硅在合金中主要以α+Si共晶體和β(Al3FeSi)形式存在
，硅含量增加
，其共晶體增加，合金熔體的流動性增加
，同時合金的強度和耐磨性也隨之提高
。(2)鎳和鐵 鎳與鐵可以形成不溶于鋁的金屬間化合物，能提高合金的高溫強度和硬度
，而又不降低其線膨脹系數(shù)。(3)銅和鎂 銅和鎂可以生成Mg2Si
、CuAl2和S相
，提高合金的強度。(4)鉻和鈦 鉻和鈦可以細化晶粒
，改善合金的氣密性
。
5系鋁合金
5系鋁合金的主要成分是鎂，并添加少量的錳
、鉻、鈦等元素
，而雜質(zhì)元素主要有鐵
、硅、銅
、鋅等。具體作用介紹如下：
(1)鎂 鎂主要以固溶狀態(tài)和β(Mg2Al3或Mg5Al8)相存在
，雖然鎂在合金中的溶解度隨溫度降低而迅速減小
，但由于析出形核困難，核心少
，析出相粗大，因而合金的時效強化效果低
，一般都是在退火或冷加工狀態(tài)下使用
。因此，該系合金也稱為不可強化鋁合金
。該系合金的強度隨鎂含量的增加而提高，塑性則隨之降低
，其加工工藝性能也隨之變差
。鎂含量對合金的再結晶溫度影響較大，當ω(Mg)<5％時
，再結晶溫度隨鎂含量的增加而降低
；當ω(Mg)>5％時，再結晶溫度則隨鎂含量的增加而升高
。鎂含量對合金的焊接性能也有明顯影響
，當ω(Mg)<6％時
，合金的焊接裂紋傾向隨鎂含量的增加而降低
，當ω(Mg)>6％時，則相反；當ω(Mg)<9％時
，焊縫的強度隨鎂含量的增加而顯著提高，此時塑性和焊接系數(shù)雖逐漸略有降低
，但變化不大
，當鎂含量大于9%時，其強度
、塑性和焊接系數(shù)均明顯降低。
(2)錳 5系鋁合金中通常
、ω(Mn)<1.0%
。合金中的錳部分固溶于基體，其余以MnAl6相的形式存在于組織中
。錳可以提高合金的再結晶溫度，阻止晶粒粗化
，并使合金強度略有提高
，尤其對屈服強度更為明顯。在高鎂合金中
，添加錳可以使鎂在基體中的溶解度降低，減少焊縫裂紋傾向
，提高焊縫和基體金屬的強度
。
(3)鉻 鉻和錳有相似的作用，可以提高基體金屬和焊縫的強度
，減少焊接熱裂傾向，提高耐應力腐蝕性能
，但使塑性略有降低
。某些合金中可以用鉻代替錳。就強化效果來說
，鉻不如錳，若兩元素同時加入
，其效果比單一加入的大
。
(4)鈹 在高鎂合金中加入微量的被(ω(Be)=0.0001%~0.005%)
，能降低鑄錠的裂紋傾向和改善軋制板材的表面質(zhì)量，同時減少熔煉時鎂的燒損，并且還能減少在加熱過程中材料表面形成的氧化物
。
(5)鈦 高鎂合金中加入少量的鈦
，主要是細化晶粒。
(6)鐵 鐵與錳和鉻能形成難溶的化合物
，從而降低錳和鉻在合金中的作用，當鑄錠組織中形成較多硬脆化合物時
，容易產(chǎn)生加工裂紋
。此外，鐵還會降低該系合金的耐腐蝕性能
，因此一般應控制ω(Fe)<0.4%，對于焊絲材料較好限制ω(Fe)<0.2%
。
(7)硅 硅是有害雜質(zhì)（5A03合金除外）
，硅與鎂形成Mg2Si相，由于鎂含量過剩
，降低了Mg2Si相在基體中的溶解度，所以不但強化作用不大
，而且降低了合金的塑性
。軋制時，硅比鐵的負作用更大些
，因此一般應限制ω(Si)<0.5%。5A03合金中ω(Si)=0.5%~0.8%
，可以減低焊接裂紋傾向
，改善合金的焊接性能。
(8)銅 微量的銅就能使合金的耐蝕性能變差
，因此應限制ω(Cu)<0.2%，有的合金限制得更嚴格些
。
(9)鋅 ω(Zn)<0.2%時
，對合金的力學性能和耐腐蝕性能沒有明顯影響。在高鎂合金中添加少量的鋅
，抗拉強度可以提高10~20MPa。應限制合金中的雜質(zhì)ω(Zn)<0.2%
。
(10)鈉 微量雜質(zhì)鈉能強烈損害合金的熱變形性能
，出現(xiàn)“鈉脆性”，在高鎂合金中更為突出
。消除鈉脆性的辦法是使富集于晶界的游離鈉變成化合物
，可以采用氯化方法使之產(chǎn)生NaCl并隨爐渣排出，也可以采用添加微量銻的方法
。
6系鋁合金
6系鋁合金的主要合金元素有鎂
、硅
、銅
，其作用如下：
(1)鎂和硅 鎂、硅含量的變化對退火狀態(tài)的Al-Mg-Si合金抗拉強度和伸長率的影響不明顯
。
隨著鎂、硅含量的增加
，Al-Mg-Si合金淬火自然時效狀態(tài)的抗拉強度提高
，伸長率降低。當鎂
、硅總含量特定時，鎂
、硅含量之比對性能也有很大影響
。固定鎂含量，合金的抗拉強度隨著硅含量的增加而提高
。固定Mg2Si相的含量，增加硅含量
，合金的強化效果提高
，而伸長率稍有提高。固定硅含量
，合金的抗拉強度隨著鎂含量的增加而提高。含硅量較小的合金
，抗拉強度的較大值位于α(Al)-Mg2Si-Mg2Al3
。三相區(qū)內(nèi)。Al-Mg-Si合金三元合金抗拉強度的較大值位于α(Al)-Mg2Si-Si三相區(qū)內(nèi)
。
鎂、硅對淬火人工時效狀態(tài)合金的力學性能的影響規(guī)律
，與淬火自然時效狀態(tài)合金的基本相同
，但抗拉強度有很大提高
，較大值仍位于α(Al)-Mg2Si-Si三相區(qū)內(nèi)，同時伸長率相應降低。
合金中存在剩余Si和Mg2Si時
，隨其數(shù)量的增加
，耐蝕性能降低。但當合金位于α(Al)-Mg2Si兩相區(qū)以及Mg2Si相全部固溶于基體的單相區(qū)內(nèi)的合金
，耐蝕性較好
。所有合金均無應力腐蝕破裂傾向。
合金在焊接時
，焊接裂紋傾向性較大
，但在α(Al)-Mg2Si兩相區(qū)中，成分ω(Si)=0.2%~0.4%
，ω(Mg)=1.2%~1.4％的合金和在α(Al)-Mg2Si-Si三相區(qū)中，成分ω(Si)=1.2%~2.0%
，ω(Mg)=0.8%~2.0%的合金
，其焊接裂紋傾向較小。
(2)銅 Al-Mg-Si合金中添加銅后
，銅在組織中的存在形式不僅取決于銅含量，而且受鎂
、硅含量的影響
。當銅含量很少，ω(Mg):ω(Si)=1.73:1時
，則形成Mg2Si相，銅全部固溶于基體中
；當銅含量較多
，ω(mg):w(Si)＜1.08時，可能形成W(Al4CuMg5Si4)相
，剩余的銅則形成CuAl2；當銅含量多
，ω(Mg):w(Si)＞1.73時
，可能形成S(Al2CuMg)和CuAl2相。W相與S相
、CuAl2相和Mg2Si相不同
，固態(tài)下只部分溶解參與強化，其強化作用不如Mg2Si相的大
。
合金中加入銅
，不僅顯著改善了合金在熱加工時的塑性，而且增加了熱處理強化效果
，還能抑制擠壓效應，降低合金因加錳后所出現(xiàn)的各向異性
。
6系鋁合金中的微量添加元素有錳
、鉻、鈦
，而雜質(zhì)元素主要有鐵、鋅等
，其作用如下：
(1)錳 合金中加錳可以提高的強度
，改善耐蝕性、沖擊韌性和彎曲性能
。在AlMg0.7Si1.0合金中添加銅、錳
，當ω(Mn)<0.2%時
，隨著錳含量的增加合金的強度提高很高。錳含量繼續(xù)增加
，錳與硅形成AlMnSi相，損失了一部分形成Mg2Si相所必須的硅
，而AlMnSi相的強化作用比Mg2Si相小
。因而，合金強化效果下降
。
錳和銅同時加入時
，其強化效果不如單獨加錳的好
，但可使伸長率提高
，并改善退火狀態(tài)制品的晶粒度。
當合金中加入錳后
，由于錳在α相中產(chǎn)生嚴重的晶內(nèi)偏析
，影響了合金的再結晶過程
，會造成退火制品的晶粒粗化
。為獲得細晶粒材料
，鑄錠必須進行高溫均勻化(550℃)以消除錳偏析。退火時以快速升溫為好
。
(2)鉻 鉻和錳有相似的作用。鉻可抑制Mg2Si相在晶界的析出
，延緩自然時效過程
，提高人工時效后的強度。鉻可細化晶粒
，使再結晶后的晶粒呈細長狀
，因而可提高合金的耐蝕性
，適宜的ω(Cr)=0.15%~0.3%。
(3)鈦 6系鋁合金中添加ω(Ti)=0.02%~0.1%和ω(Cr)=0.01%~0.2%
，可以減少鑄錠的柱狀晶組織
，改善合金的鍛造性能，并細化制品的晶粒
。(4)鐵 含少量的鐵（ω(Fe)<0.4％時）對力學性能沒有壞影響，并可以細化晶粒
。ω(Fe)>0.7％時
，生成不溶的(AlMnFeSi)相，會降低制品的強度
、塑性和耐蝕性能。合金中含有鐵時
，能使制品表面陽極氧化處理后的色澤變壞
。(5)鋅 少量雜質(zhì)鋅對合金的強度影響不大，其ω(Zn)<0.3%
。
7系鋁合金
1.Al-Zn-Mg合金
Al-Zn-Mg合金中的鋅、鎂是主要合金元素
，其質(zhì)量分數(shù)一般不大于7.5%
。該合金隨著鋅、鎂含量的增加
，其抗拉強度和熱處理效果一般也隨之增加
。合金的應力腐蝕傾向與鋅、鎂含量的總和有關
，高鎂低鋅或高鋅低鎂的合金
，只要鋅、鎂質(zhì)量分數(shù)之和不大于7%
，合金就具有較好的耐應力腐蝕性能
。合金的焊接裂紋傾向隨鎂含量的增加而降低
