铝合金中的杂质元素对性能的影响——铁(Fe)

通常牌号为6063的铝合金（AA6063）主要作为建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等挤压材料用途。AA6063主要合金元素是镁和硅，另外含有少量的铁。AA6063将铁含量控制在0．15%～0．25%范围内是比较理想的。若铁含量过高，如超过0.5%，会使挤压力增大，挤压材表面质量变差，阳极氧化色差增大，颜色灰暗而无光泽。

铁在铸造铝合金中一直被认为是一种主要的有害杂质，各个国家、专业标准均对其作了明确的限制，各企业标准对其控制更为严格。这主要是由于铝合金中随着铁含量增加，在金相组织中会形成本身硬度很高的针、片状脆性铁相，它的存在割裂了铝合金的基体，降低了合金的力学性能，尤其是韧性，并且使零件机械加工难度增加，刀、刃具磨损严重，尺寸稳定性差等等，但是低品质铝合金锭中铁含量本身就高，同时随着再生铝合金炉料的回用，生产中铁质坩埚、工具、预置件等的使用，使铝合金成品中增铁杂质在所难免，具体的影响表现如下：

1、对室温机械性能的影响 
对于Ａｌ－Ｓｉ二元合金，当Ｆｅ＞０．５％时，片状β相可提高合金的强度并稍降低其延伸率；当Ｆｅ＞０．８％时，延伸率开始较大幅度降低，当合金中的Ｆｅ从０．４％增加到１．２％时，对强度值的增加是微乎其微的，但却显著降低其延伸率从４％降到１％，对Ｎａ变质的Ａｌ－Ｓｉ共晶合金是每增加Ｆｅ０．１％可使延伸率降低１％多。
 2、对高温性能的影响 
铁虽然降低了Ａｌ－Ｓｉ活塞合金的室温机械性能，但却提高了它的高温机械性能，这主要由于高温时基体本身强度随温度升高下降很多，而此时以网状、汉字状和细小针状存在的铁相，它们在３１６℃左右时基本不变，是稳定的化合物相，正是它的存在提高高温下试样的抗拉强度。对Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ－Ｍｇ合金，当Ｆｅ＞０．９５％时，σ３００℃为９２ＭＰａ。
 3、对耐磨、耐腐性的影响 
铁提高Ａｌ－Ｓｉ系合金的耐磨性，这是由于硬质针状铁相使基体得以强化，抵抗变形能力，同时又起到支承作用，使耐磨性提高。同时铁相使合金表面的氧化膜失去连续性，易发生电化学腐蚀，铁降低合金的耐腐性。
 4、对铸造性能的影响 
随着铁含量增加，在合金结晶时，由于β相干扰枝晶间流动，所以会使疏松增加，同时增加合金的热裂倾向，但是对压铸铝合金一定Ｆｅ量可防止粘膜，但也有报道称一定Ｆｅ量增加合金的流动性。
5、对机械加工性能的影响 
铁相使机械加工性能恶化，增加刀刃具的磨损量，使尺寸稳定性变差。

   手持激光诱导击穿光谱仪可以快速对铝合金材料中的Fe元素进行精确测量，检测下限可以达到0.05%，能有效杜绝不达标材料流入。