第一，合金元素的影响

铜元素

铝铜合金富铝部分为548时，铜在铝中的最大溶解度为5.65%，温度降至302℃时，铜的溶解度为0.45%。铜是一种重要的合金元素，具有一定的固溶强化作用。此外，时效析出的CuAl2具有明显的时效强化效果。铝合金的含铜量通常在2.5% ~ 5%和4% ~ 6.8%时强化效果最好，所以大部分硬质铝合金的含铜量都在这个范围内。

铝铜合金可以含有较少的元素，如硅、镁、锰、铬、锌和铁。

硅元素Si

当铝硅合金的共晶温度为577℃时，硅在固溶体中的最大溶解度为1.65%。虽然随着温度的降低，溶解度降低，但这种合金并不能通过热处理得到强化。铝合金具有优良的铸造性能和耐腐蚀性能。

如果在铝中同时加入镁和硅形成Al-Mg-Si合金，强化相为MgSi。镁与硅的质量比为1.73∶1。在设计Al-Mg-Si合金的成分时，镁和硅的含量应按照这个比例分配在基体上。对于一些Al-Mg-Si合金，为了提高强度，加入适量的铜，同时加入适量的铬来抵消铜对耐蚀性的不利影响。

Al-Mg2Si合金体系的平衡相图表明，Mg2Si在铝中的最大溶解度为1.85%，随温度的降低减速较小。

在变形铝合金中，单独的硅只限于焊接材料，铝中加入硅也有一定的强化作用。

镁元素Mg

Al-Mg合金体系平衡相图的富铝部分虽然溶解度曲线表明，随着温度的降低，镁在铝中的溶解度大大降低，但在大多数工业变形铝合金中，镁含量小于6%，硅含量也较低。这些合金不能通过热处理强化，但具有良好的可焊性、耐腐蚀性和中等强度。

镁和铝的强化作用明显，镁含量增加1%，抗拉强度提高约34MPa。如果加入少于1%的锰，它可以补充强化效果。因此，添加锰可以降低镁的含量和热裂倾向。此外，锰能使Mg5Al8化合物均匀析出，提高耐蚀性和焊接性能。

锰元素Mn

当Al-Mn合金体系的共晶温度为658时，锰在固溶体中的最大溶解度为1.82%。合金的强度随着溶解度的增加而增加，延伸率在锰含量为0.8%时达到最大。铝锰合金是一种非时效硬化合金，即不能通过热处理来强化。

锰可以阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是由于MnAl6化合物的弥散颗粒阻碍了再结晶晶粒的生长。MnAl6的另一个作用是可以溶解杂质铁，形成(Fe，Mn)Al6，减少铁的有害作用。

锰是铝合金的重要元素，可以单独加入形成Al-Mn二元合金，更多时候与其他合金元素一起加入，所以大部分铝合金中都含有锰。

元素锌

在Al-Zn合金体系的平衡相图中，275时锌在铝中的溶解度为31.6%，但在125时下降到5.6%。

单独在铝中添加锌时，铝合金在变形条件下强度有限，有应力腐蚀开裂的倾向，限制了其应用。

在铝中同时加入锌和镁，形成Mg/Zn2强化相，明显强化合金。当Mg/Zn2含量从0.5%增加到12%时，抗拉强度和屈服强度明显提高。在镁含量超过形成Mg/Zn2相所需含量的超硬铝合金中，当锌镁比控制在2.7左右时，抗应力腐蚀开裂性最高。

如在Al-Zn-Mg中加入铜元素形成Al-Zn-Mg-Cu合金，在所有铝合金中具有最大的基体强化作用，也是航天、航空空工业和电力工业中重要的铝合金材料。

二、微量元素的影响

以及铁和硅的Fe-si。

在Al-Cu-Mg-Ni-Fe锻造铝合金中，在Al-Mg-Si锻造铝合金中，以及在Al-Si覆盖电极和Al-Si铸造合金中，添加硅作为合金元素。在其他铝合金中，硅和铁是常见的杂质元素，对合金性能有明显的影响。它们主要存在于三氯化铁和游离硅中。当硅大于铁时，形成β-FeSiAl3(或Fe2Si2Al9)相，而当铁大于硅时，形成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)相。铁硅比不对，铸件就会开裂，铸铝中铁含量过高，铸件就会脆。

以及钛和硼ti-B

是钛铝合金中常用的添加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中间合金的形式添加。它与钛和铝形成TiAl2 _ 2相，在结晶过程中成为非自发核心，起到细化铸件组织和焊缝组织的作用。Al-Ti合金发生包合反应时，钛的临界含量约为0.15%，若有硼存在，减速小至0.01%。

铬

铬是铝镁硅、铝镁锌和铝镁合金中常见的添加元素。600℃时，铬在铝中的溶解度为0.8%，常温下基本不溶。

铬和铝中形成(CrFe)Al7和(CrMn)Al12等金属间化合物，阻碍了再结晶的形核和长大过程，在一定程度上强化了合金，提高了合金的韧性，降低了应力腐蚀开裂的敏感性。但在交汇处淬火敏感性增加，使阳极氧化膜发黄。

铝合金中铬的加入量一般不超过0.35%，随着合金中过渡元素的增加而减少。

老

锶是一种表面活性元素，可以改变金属间化合物在结晶学中的行为。因此，用锶变质可以提高合金的塑性和最终产品的质量。近年来，锶因其变质时间长、效果好、重现性好而在铝硅铸造合金中取代了钠。通过在挤压用铝合金中添加0.015% ~ 0.03%的锶，使铸锭中的β-alfesi相转变为中国式的α-alfesi相，使铸锭的均匀化时间缩短60% ~ 70%，提高了材料的力学性能和塑性加工性能。改善产品的表面粗糙度。对于高硅(10% ~ 13%)变形铝合金，加入0.02% ~ 0.07%的锶可以将初晶减少到最低限度，明显提高力学性能。抗拉强度бb从233MPa提高到236MPa，屈服强度б0.2从204MPa提高到210MPa，延伸率б5从9%提高。在过共晶铝硅合金中加入锶可以减小初晶硅的粒度，改善塑性加工性能，使热轧和冷轧顺利进行。

锆Zr

锆也是铝合金常用的添加剂。一般在铝合金中加入0.1% ~ 0.3%的锆和铝，形成ZrAl3化合物，可以阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒。锆也能细化铸件组织，但效果不及钛。锆的存在会降低钛和硼的晶粒细化效果。在Al-Zn-Mg-Cu合金中，由于锆对淬火敏感性的影响小于铬和锰，因此建议用锆代替铬和锰来细化再结晶组织。

杂质环

铝合金中加入稀土元素可以增加成分过冷，细化晶粒，减小二次晶粒间距，减少合金中的气体和夹杂物，使夹杂相趋于球化。还能降低熔体的表面张力，增加流动性，有利于浇铸成锭，对工艺性能有明显影响。各种稀土的添加量约为0.1%。添加混合稀土(镧铈镨钕等。)使al-0.65% mg-0.61% si合金时效g？P区形成的临界温度降低。含镁铝合金能刺激稀土元素变质。

第三，杂质元素的影响

钒铝合金中形成的VAl11难熔化合物在熔炼和铸造过程中起到细化晶粒的作用，但其作用小于钛和锆。钒还可以细化再结晶组织，提高再结晶温度。

钙在铝合金中的固溶度极低，与铝形成CaAl4化合物。钙是铝合金的超塑性元素，含5%左右钙和5%锰的铝合金具有超塑性。钙和硅形成不溶于铝的CaSi。随着硅固溶体的减少，工业纯铝的电导率可以略有提高。钙可以改善铝合金的切削性能。CaSi2不能通过热处理强化铝合金。微量钙有利于去除铝熔体中的氢。

铅、锡、铋是低熔点金属，在铝中的固溶度不大，略微降低了合金的强度，但能提高切削性能。铋在凝固过程中膨胀，有利于补缩。在高镁合金中加入铋可以防止钠脆。

锑在铸造铝合金中主要用作变质剂，变形铝合金很少使用。只有取代铝镁变形铝合金中的铋才能防止钠脆。锑被添加到一些Al-Zn-Mg-Cu合金中以改善热压和冷压工艺性能。

铍变形铝合金可以改善氧化膜的结构，减少熔炼和铸造过程中的烧损和夹杂物。铍是有毒元素，会引起过敏性中毒。因此，与食品和饮料接触的铝合金不应含有铍。焊接材料中的铍含量通常控制在8μg/ml以下。用作焊接基材的铝合金中铍的含量也应加以控制。

钠几乎不溶于铝，最大固溶度小于0.0025%，钠的熔点较低(97.8℃)。合金中有钠时，凝固时会吸附在枝晶表面或晶界上。在热加工过程中，晶界上的钠会形成液体吸附层，当发生脆裂时，会形成NaAlSi化合物。没有游离钠，不会发生“钠脆性”。当镁含量超过2%时，镁带走硅，析出游离钠，产生“钠脆性”。因此，高镁铝合金不允许使用钠盐熔剂。防止“钠脆”的方法有氯化，使钠形成NaCl排入渣中，加入铋使Na2Bi进入金属基体。加入锑形成Na3Sb或加入稀土也能起到同样的作用。