铝的密度小,塑性高,具有优良的电性能和热性能,表面有致密的氧化膜保护,抗腐蚀性能好。铝在地壳中的蕴藏量大,据统计,地壳中铁占4.7%(质量分数,下同),铝占7.5%。目前铝已经成为非铁金属中生产量最大的金属。
铸造铝合金是在纯铝的基础上加入其他金属或非金属元素,不仅能保持纯铝的基本性能,而且由于合金化及热处理的作用,使铝合金具有良好的综合性能。铝及铝合金在工业上占有重要的地位,大量用于军事、工业、农业和交通运输等领域,也广泛用作建筑结构材料、家庭生活用具和体育用品等。
在这类合金中Si是主要合金化元素,Si改善合金的流动性,降低热裂倾向,减少疏松,提高气密性。这类合金具有好的耐腐蚀性能和中等的机加工性能,具有中等的强度和硬度,但塑性较低。按合金中的Si含量多少,该系合金可分为共晶铝硅合金(ZL102、YL102、ZL108、YL108和ZL109)、过共晶铝硅合金(ZL1l7和YL1l7)和亚共晶铝硅合金(其余合金).
ZLI02是典型的二元共晶铝硅合金,合金中Si的质量分数为10%-13%,该合金具有优良的铸造性能,但力学性能和切削加工性能较差。为了改善ZL102合金的室温和高温力学性能,加入一定量的Mg,Cu和Mn,成为ZL108合金,使热膨胀系数小,耐磨性能提高。ZL109也是共晶铝硅合金,与ZL108合金相比,降低了Cu含量,提高了Mg含量,并且用Ni代替Mn,合金具有更好的耐热性。ZL108和ZL109合金广泛地用做内燃机的活塞。YL102和YL108主要用作压铸合金。
亚共晶铝硅合金中属Al-Si-Mg系的合金有ZL101、ZL101A、ZL104、YL104、ZL114A、ZLl15和ZL1l6。这类合金在成分上的主要区别是:ZL104合金加入了Mn,ZL115合金加入了Zn和他,ZL1l6合金加入了Ti和Be,ZL101A和ZL114A合金是用高纯度的精铝作原材料,减少杂质含量。这类合金具有良好的铸造性能,中等的力学性能和良好的抗腐蚀性能,在工业中应用广泛。属于Al-Si-Cu系的合金有ZL105、ZL105A、ZL106、ZL11O、ZL111、ZL107、YL112和YL113。前五个合金含有Mg,后三个合金无Mg,但Cu含量偏高。此外在ZLI06和ZL111合金中还加入了少量的Mn和TicZL110合金的Cu含量高,Mg含量低。Al-Si-Cu系合金具有良好的铸造性能,中等的力学性能,抗腐蚀性能与Al-Si-Mg系合金相比较差,YL112和YL113合金主要用作压铸合金,其他合金用于砂型铸造、金属型铸造和精密铸造等。
过共晶铝硅合金中Si的质量分数一般超过15%。美国的390.0合金、德国的KS281合金和我国的YL117合金中Si的质量分数为18%左右;我国的ZL117合金、德国的KS280合金中Si的质量分数为21%左右;德国的KS282合金中Si的质量分数为24%左右。这类合金随着Si含量的增加,密度减小,热膨胀系数降低,硬度、耐磨性和体积稳定性相应提高,主要用作活塞材料,其主要缺点是难于机加工,对刀具的要求严格。
