合金中各种成份的能及作用？合金所具有的广泛用途

一、铝合金中各种主要元素起什么作用,影响哪些性能

硅(Si)是改善流动性能的主要成份。从共晶到过共晶都能得到最好的流动性。但结晶析出的硅(Si)易形成硬点，使切削性变差，所以一般都不让它超过共晶点。另外，硅(Si)可改善抗拉强度、硬度、切削性以及高温时强度，而使延伸率降低。

在铝合金中固溶进铜(Cu)，机械性能可以提高，切削性变好。不过，耐蚀性降低，容易发生热间裂痕。作为杂质的铜(Cu)也是这样。

镁(Mg)

铝镁合金的耐蚀性最好，因此ADC5、ADC6是耐蚀性合金，它的凝固范围很大，所以有热脆性，铸件易产生裂纹，难以铸造。作为杂质的镁(Mg)，在AL-Cu-Si这种材料中，Mg2Si会使铸件变脆，所以一般标准在0.3%以内。

铁(Fe)

杂质的铁(Fe)会生成FeAl3的针状结晶，由于压铸是急冷，所以析出的晶体很细，不能说是有害成份。含量低于0.7%则有不易脱模的现象，所以含铁(Fe)0.8~ 1.0%反而好压铸。含有大量的铁(Fe)，会生成金属化合物，形成硬点。并且含铁(Fe)量过1.2%时，降低合金流动性，损害铸件的品质，缩短压铸设备中金属组件的寿命。

镍(Ni)和铜(Cu)一样，有增加抗拉强度和硬度的倾向，对耐蚀性影响很大。想要改善高温强度耐热性，有时就加入镍(Ni)，但在耐蚀性及热导性方面有降低的影响

锰(Mn)

能改善含铜(Cu)，含硅(Si)合金的高温强度。若超过一定限度，易生成Al-Si-Fe- P+o{ T*T f;X

Mn四元化合物，容易形成硬点以及降低导热性。锰(Mn)能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁(Fe)，形成(Fe，Mn)Al6减小铁的有害影响。锰(Mn)是铝合金的重要元素，可以单独加入Al-Mn二元合金，更多的是和其他合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰(Mn)。

锌(Zn)

若含有杂质锌(Zn)，高温脆性大，但与汞(Hg)形成强化HgZn2对合金产生明显强度作用。JIS中规定在1.0%以内，但外国标准有到3%的，这里所讲的当然不是合金成份的锌(Zn)，而是以杂质锌(Zn)的角色来说，它有使铸件产生裂纹的倾向。

铬(Cr)

铬(Cr)在铝中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会增加淬火敏感性。

钛(Ti)

在合金中只需微量可使机械性能提高，但导电率却下降。Al-Ti系合金产生包晶反应时，钛(Ti)的临界含量约为0.15%，如有硼存在可以减少。

在铝合金中有时还存在钙(Ca)，铅(Pb)，锡(Sn)等杂质元素。这些元素由于熔点高低不一，结构不同，与铝(Al)形成的化合物亦不相同，因而对铝合金性能的影响各不一样。钙(Ca)在铝中固溶度极低，与铝(Al)形成CaAl4化合物，钙(Ca)能改善铝合金切削性能。铅(Pb)，锡(Sn)是低熔点金属，它们在铝(Al)中固溶度不大，降低合金强度，但能改善切削性能。

锌合金当中各项主要元素及微量元素对铸造性能和铸件性能的影响

铝(Al)

它是主要成份，有改善机械性能，提高流动性的作用，能防止铁(Fe)的侵蚀和腐蚀。超过4.5%会变脆，低于3.5%强度，硬度会降低，流动性变差。

铜(Cu)

铜(Cu)含量超过1.25%可以明显增加合金的强度与硬度。但Al-Cu的析出，压铸铸后会收缩，继而转为膨胀，使铸件尺寸不稳定。

镁(Mg)

为抑制晶粒间的腐蚀而加入少量的镁(Mg)，镁(Mg)的含量超过了规定值，就会使流动性变差，并且也容易产生热脆性，冲击值也降低。

铅(Pb)锡(Sn)镉(Cd)

铅(Pb)含量的增加可以降低锌(Zn)的硬度，增加锌(Zn)的溶解度，但是在含铝(Al):o _;l S%E

的锌合金中，铅(Pb)，锡(Sn)，镉(Cd)任意一种超过规定量，都会产生腐蚀。这种腐蚀是不规则的，经过某段时间以后才产生，而且在高温，高湿气氛下，腐蚀得特

铁(Fe)

铁(Fe)虽然能明显提高锌(Zn)的再结晶温度，减缓再结晶的过程，但是在压铸熔炼当中，铁(Fe)来自铁坩埚，鹅颈管和熔化用具，固溶于锌(Zn)，铝(Al)所带的铁(Fe)是极微量的，超过了固溶限的铁(Fe)会以FeAl3结晶出来。(Fe)所造成的缺陷多生成渣滓以FeAl3的化合物浮起。铸件变脆，机加工性能变差。铁的流动性会影响铸件表面的光滑度。

二、合金所具有的广泛用途

（1）铁合金一般用作：

①脱氧剂。在炼钢过程中脱除钢水中的氧，某些铁合金还可脱除钢中的其他杂质如硫、氮等。

②合金添加剂。按钢种成分要求，添加合金元素到钢内以改善钢的性能。

③孕育剂。在铸铁浇铸前加进铁水中，改善铸件的结晶组织。此外，还用作以金属热还原法生产其他铁合金和有色金属的还原剂；有色合金的合金添加剂；还少量用于化学工业和其他工业。

（2）铅合金 lead alloys按照性能和用途，铅合金可分为耐蚀合金、电池合金、焊料合金、印刷合金、轴承合金和模具合金等。铅合金主要用于化工防蚀、射线防护，制作电池板和电缆套。铅合金表面在腐蚀过程中产生氧化物、硫化物或其他复盐化合物覆膜，有阻止氧化、硫化、溶解或挥发等作用，所以在空气、硫酸、淡水和海水中都有很好的耐蚀性。铅合金如含有不固溶于铅或形成第二相的铋、镁、锌等杂质，则耐蚀性会降低；加入碲、硒可消除杂质铋对耐蚀性的有害影响。在含铋的铅合金中加入锑和碲，可细化晶粒组织，增加强度，抑制铋的有害作用，改善耐蚀性。

铅合金熔点低（在327℃以下）、流动性好，凝固收缩率小，熔损少，重熔时成分变化小，可铸造形状复杂、轮廓清晰的器件，广泛应用于铸造铅字和制作模型等。铅锡锑合金用于印刷工业上已有五百多年的历史。制作模型和铸字用的铅合金，所含的锑起提高硬度和强度、降低凝固收缩率的作用；所含的锡起提高流动性和轮廓清晰度的作用。利用熔点低的铅合金作模型材料，制作工艺简便，且有一定的使用寿命，对产品更改及模型翻新非常便利。铅合金的变形抗力小，铸锭不需加热即可用轧制、挤压等工艺制成板材、带材、管材、棒材和线材，且不需中间退火处理。铅合金的抗拉强度为3～7 kgf/mm2，比大多数其他金属合金低得多。锑是用于强化基体的重要元素之一，仅部分固溶于铅，既可用于固溶强化，又能用于时效强化；但如果含量过高，会使铅合金的韧性和耐蚀性变坏。从综合性能考虑，铅合金用于制作化工设备、管道等耐蚀构件时，以含锑6%左右为宜；用于制作连接构件时，以含锑8%～10%为好。铅锑合金加入少量的铜、砷、银、钙、碲等，可增加强度，称为硬铅。由于铅合金的剪切、蠕变强度低，在一定的载荷和滚动切变作用下，铅合金易于变形并减薄成为箔状；且铅合金的自润性、磨合性和减震性好，噪声小，因而是良好的轴承合金。铅基轴承合金和锡基轴承合金统称为巴氏合金，可制作高载荷的机车轴承。含砷高达2.5%～3%的铅合金，适于制作高载荷、高转速、抗温升的重型机器轴承。铅合金具有不易被X和γ射线穿透的特性，可作放射性工作的防护材料。铅合金的烟尘有毒，熔铸时要有良好的防护措施。

（3）铜合金（copper alloy）常用的铜合金分为黄铜、青铜、白铜3大类。

黄铜以锌作主要添加元素的铜合金，具有美观的黄色，统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低於36％的黄铜合金由固溶体组成，具有良好的冷加工性能，如含锌30％的黄铜常用来制作弹壳，俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36～42％之间的黄铜合金由和固溶体组成，其中最常用的是含锌40％的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能，常添加其他元素，如铝、镍、锰、锡、硅、铅等。铝能提高黄铜的强度、硬度和耐蚀性，但使塑性降低，适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性，故称海军黄铜，用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能；这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。

青铜原指铜锡合金，后除黄铜、白铜以外的铜合金均称青铜，并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。锡青铜的铸造性能、减摩性能好和机械性能好，适合於制造轴承、蜗轮、齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高，耐磨性和耐蚀性好，用於铸造高载荷的齿轮、轴套、船用螺旋桨等。铍青铜和磷青铜的弹性极限高，导电性好，适於制造精密弹簧和电接触元件，铍青铜还用来制造煤矿、油库等使用的无火花工具。

白铜以镍为主要添加元素的铜合金。铜镍二元合金称普通白铜；加有锰、铁、锌、铝等元素的白铜合金称复杂白铜。工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好，色泽美观。这种白铜广泛用於制造精密机械、化工机械和船舶构件。电工白铜一般有良好的热电性能。锰铜、康铜、考铜是含锰量不同的锰白铜，是制造精密电工仪器、变阻器、精密电阻、应变片、热电偶等用的材料。

三、合金的用途是应用了合金的哪些性质

工业用途由于黄金具有许多独一无二的完美特性,因此在许多行业中有着独特用途.例如,它有着极高的抗腐蚀性；有良好的导电性和导热性；金的原子核具有较大的捕获中子的有效截面,对红外线的反射能力接近 100％；在金的合金中具有各种触媒性质；有良好的工艺性,极易加工成超薄金箔、微米金丝和金粉；金很容易镀到其它金属和陶器及玻璃的表面上；在一定压力下金容易被熔焊和锻焊；金可制成超导体与有机金等.具体而言,黄金的工业用途有以下几种： a.仪器仪表制造业科学技术的发展使人们对各种仪器仪表的要求越来越高,黄金在各种精密自动化仪器上的应用也越来越广泛.工业用测量及控制设备上广泛使用以脉冲变线位移和角位移的绕线,电位计占有重要位置,而电位质量是测量控制系统工作精度的决定性因素.这类设备往往需要在各种工业环境的不同温度下长期工作,因此金或其合金就成为了精密电位计的关键材料.在测试技术中应用的精密电位计的某些部分材料有很高的比电阻,以及小到接近于零的电阻温度系数,以致电阻在工作时是常数(保持常数的难度非常大).金—钯—铬合金、金—钯—锰合金、金—钯—钒合金、金—钯—铁合金除能满足上述要求外,在加工的机械性能、热稳定性等各方面都达到了较好的水平.工业上测量温度常采用热电偶和电阻温度计.热电偶是由两种不同成份的金属丝组成,由于测量点的冷端间的温度差引起能用毫伏计测量出的热电势,是基于温度的热电势的变化来测量温度的,因此对材料的热稳性要求非常严格. b.电子工业可以说现代各项科学技术的发展都离不开电子工业,如电子信息、航空航天、仪器仪表、计算机、收音机、电视机、集成电路等都是电子工业飞跃发展的结果,而电子工业与黄金及其它贵金属的应用是密不可分的.电子元件所要求的稳定性、导电性、韧性、延展性等,黄金及其合金几乎都能达到.因此,黄金在电子工业上的用量占到了整个工业用金的70%左右,并且用量在逐年增长. c.宇航工业金在宇航工业中的应用也在不断的发展和开拓中,其速度之快令人惊讶.金以它的抗腐性、抗热性,优良的导热、导电性．以及独特的化学性质在航空航天领域中占有着重要地位.金在宇航工业中的应用量大、范围广.从航天器、运载工具的制造到系统控制等,都离不开信息、测量、遥感、定位、计算机、摄影、仪表等各方面的器材,而其中成千上万的电子元件、仪表、特殊材料都离不开金.例如,各种航天仪表上镀金是为了防止太阳辐射. d.润滑材料近几十年来,摩擦学的研究重点发生了明显转变,即从润滑和润滑系统转向材料科学和技术(包括表面工程)的研究.随着现代工业技术的发展,特别是航天工业空间技术的发展,许多工况条件已经超出了润滑脂的使用极限.人们因此不得不去寻找新的润滑材料以适应更为复杂的工作环境,并为机械设备实现大型化、微型化、高速、重载和自动控制等创造有利条件.包括中国在内的许多国家从上世纪五十年代就开始研究固体润滑材料,而金及其合金在固体润滑材科中占有着重要地位.固体润滑是用固体微粉、薄膜或复合材料代替润滑油脂,隔离相对运动的摩擦面以达到减摩和耐磨的目的.随着现代科学技术的进步,为解决高负荷、高真空、高低温、强辐射和强腐蚀等特殊工况下的机械润滑,固体润滑材料已从单一的微粉、黏结膜或单元的整体材料发展成为由多构成分组成的复合材料.摩擦材料理论表明,表面能可以影响材料的表面流动压力.软金属黏着在基材表面上,只要有零点几个微米厚的膜就能起到润滑作用.当与对偶材料发生摩擦时,软金属膜便向对偶材料表面转移,形成转移膜使摩擦发生在软金属与转移膜之间.这种现象的原理是软金属的剪切强度低,而软金属与基材间的黏着度又大于软金属的极限剪切强度.金、银、锌等软金属的润滑作用就属于这种机理,而其中金是最佳的固体润滑软金属材料. e.化学工业核化工和化学工业使用金的合金制作特种管、板、线等材料,以达到防腐蚀、防辐射、耐高温等要求.金—铂合金以其高耐蚀性和高强度而用于制作生产人造纤维的喷丝头；含3%钯的金合金以及含钯20%的金合金用在捕收铂的催化剂的生产上.一般认为,金是所有金属中活性最低的催化剂.金的催化活性低,是由d亚层电子全充满决定的.因此,金不能化学吸附小分子,也不能作催化剂.过去人们认为金及金的化合物催化作用的领域里是最没用的.但现在经过对金的研究、已经大大地改变了这一看法.研究结果表明,用附着在氧化铝或氧化硅载体上的高分散微粒金可对有机化学加氢的作用起到最好的催化作用,其机理是金的微粒在某些载体上金晶体变得电子不足,其性质与周期表中较前的元素相似；高分散的金微粒具有铂族元素的性质.研究证朋．在超真空下制得的金膜能有特殊的催化作用,并能使氢和氘交换.金还是碳氢化合物异构化与裂解化的催化剂,某些氧参与的反应用金也可以催化.如氧化丙烯成丙烯氢化物、氧化甲醇成甲醛系.另外,金也可以改善其它金属的催化性能.通常金能减缓催化,但能提高催化反应的专属性.如将金加到铂或铱催化剂表面上,可增强其选择性,催化异丁烷的异构化,这时能降低氢解反应进行. f.光学应用金在光学方面有着独特性质.金能够吸收X射线,而含有其它元素的金合金能改变与波长有关的光学性质.光亮镀金作为航天器的稳控镀层,对于控制航天器内部仪器、部件的温度起着重要作用.这主要是因为金对宇宙间的红外线具有良好的散射和反射性,能够保护宇航员及设备不受宇宙射线的损害.由于金能够改变金合金的波长,所以可改变各种金属元素的颜色.利用金的这一特性,通过某种涂层就能够达到光学的特殊要求.例如,用金来对某种玻璃做金属处理(镀有0.13微米薄膜)所制造出的特种玻璃,可在炎热的夏季里将红外线反射回去,使室内保持凉爽.这种薄膜在反射光中呈褐色,而在入射光线中呈天蓝色.如果使电流通过这种玻璃,玻璃便会获得透明不污的性能.用金作成荧光粉(ZnS：Cu+Zn；Au、AI)用于彩色显象管绿基色显示.这种粉末为淡黄绿色,在阴极射线或365nm紫外线激发下发黄绿色光. g.医学应用金在医学上的应用可追溯到古代,人们一直认为服用金可以医治百病.公元13世纪,当时人们服用的“金饮料”被称为万能药.中国民间也有用金箔为小儿压惊的治疗方法；金还被广泛用作镶牙的材料.金的一价巯基化合物(金诺芬)主要用于治疗风湿性关节炎.硫代苹果酸金(J)“金药”在正常处治过程的治疗浓度范围内,对根治文原体（Mycoplanma）和利斯曼原虫病引起的病变有抗菌治疗效果.金的放射性同位素在放射疗法中被广泛应用.金能以颗粒形式或胶体形式被放在照射区中.胶体金(198Au)用于放射治疗胸膜或腹膜的渗出物和膀胱癌,即用在需要不溶性放射药物均匀照射不规则的表面时；胶体金也被用于各种诊断目的,例如骨髓扫描或肝脏与肺脏造影,即将胶体金装满要研究的器官后,再用闪烁照相法进行观察；金箔用于烧伤皮肤的治疗；金蒸汽激光用于胃癌、肺癌的治疗.在以人类健康为目的的医学生物研究中,金与其它贵金属元素因具有良好的化学稳定性、生物兼容性和力学性能,成为重要的人造器官材料和外科移植材料.用金及其它贵金属制造的微探针探索神经系统的奥秘已取得显著效果.如神经修复、心脏起搏器等都使用了金和贵金属以及它们的合金材料.