鋁銅合金

Al-Cu類合金是工業上最早使用的鑄鋁合金。其主要性能特點是室温和高温力學性能高，鑄造工藝簡單，切削加工性能好，耐熱性能優良，是發展含Cu高強度鋁合金和各種耐熱合金的基礎。缺點是固溶體型合金的鑄造性能差，富銅的

（

）相與

（

）基體間的電位差大，抗腐蝕性能低，密度較大。 ^[2] 

鋁銅合金很堅硬，熔點是640℃，一般是由97%的鋁和3%的銅組成。跟金屬鋁的化學性質相似。輕而抗張強度大。可代替昂貴的銅線為電線。 ^[1] 

鋁銅鋁合金可以製成板材、型材、鍛件、線材、棒材、管材、箔材、航空航天結構件、焊條焊料、機械加工品、發動機活塞機輪等等。

鋁銅二元合金

鋁銅二元合金的一個牌號是ZAICu10，代號為ZL202，成分為Cu質量分數=9.0%~11.0%，餘為Al，鑄態組織為

離異共晶。該合金熔鍊簡單，有一定的共晶體，鑄造性能尚可，但不能熱處理強化，僅能在鑄態下使用，故而力學性能不高，在新的國家標準GB/T 1173一1995中已取消該標準。

鋁銅二元合金的另一個牌號為ZAlCu4，代號為Z1203，成分為Cu質量分數=4.0%~5.0%，餘為Al，鑄態組織為

+少量的

組成。

有嚴重的晶內偏析，該合金由於含銅量較低，因此可以固溶化處理，在淬火加時效處理後，力學性能可大幅度提高。由於凝固區間很大，鑄造性能差，常用作形狀簡單的承受中等載荷，在一定温度下工作的零件。

因為鋁銅二元合金的抗腐蝕性能不好，所以，鋁銅二元合金在工業上的應用並不多。

鋁銅多元合金

在ZL203合金的基礎上加入少量的錳，即成為重要的耐熱高強度鑄造鋁合金ZAlCu5Mn，代號為ZL201，成分（質量分數）為Cu為4.5%～5.3%，Mn為0.6%～1.0%，Ti為0.15%～0.35%，餘為Al。鑄態組織為

+晶界上分佈着少量二元共晶

以及非平衡形成的三元共晶

組成。常用

代表。

Al—Cu—Mn三元合金在固溶化處理時，一方面，固態析出的三元共晶體中的

和

溶入

固溶體，另一方面，過飽和的Mn以二次

相呈彌散狀析出；時效過程中，

呈彌散狀析出。而二元共晶中的

相仍以斷續的網狀分佈在

晶界上，此相的結構和結晶點陣十分複雜，400℃以下在

中的溶解度變化很小，使其在高温下穩定，不易聚集長大，又有很高的熱硬性，是耐熱鋁合金中的較理想的強化相。 ^[2] 

熔鍊ZL201合金的工藝要點是：嚴格控制化學成分和雜質含量，防止產生鈦偏析、沉底。為此應使用純度較高的鋁錠，回爐料不能超過60%，配料時要掌握準確的各元素的熔耗率，並驗算鐵、硅含量。防止和消除鈦偏析的工藝措施如下。

（1）不允許使用成分不均勻、存在大片狀

。或冶金質量差的

中間合金；配料時鈦含量控制在0.15%～0.30%之間。

（2）熔鍊時加強攪拌，儘量採用感應電爐熔鍊。

（3）儘量縮短攪拌後到澆鑄鑄件時的保温時間，不要超過20～30min。

ZL201合金對雜質鐵、硅很敏感，最好用石墨坩堝，投料前要清理乾淨、預熱。

銅、錳、鈦分別以Al一Cu、Al一Mn、Al一Ti中間合金形式加入，也可以用

加入鈦。為了獲得成分準確、冶金質量高的合金，常用二次熔鍊法，先熔制預製合金錠，第二次快速熔化，調整成分後即進行澆鑄。在熔鍊工藝成熟，能準確控制合金成分，保證合金質量的條件下，可以省去預製合會錠。 ^[3] 

鋁—銅二元合金在製造上較其他鑄鋁合金為簡單。

此種合金可以在坩堝，火焰反射爐和各種結構的電爐中熔鍊。鋁—銅合金不像鋁—硅合金易於吸收氣體，也不像含鎂量高的合金易於氧化。

使用牌號A3及其以下的鋁錠和3級(M3)的及其以’F的銅作為鋁—銅合金的爐料。銅以鋁—銅中間合金的狀態加入鋁—銅合金內。

含銅33%的鋁銅共晶合金具有優良中間合金的一切性能：可以製成化學成分均一的易熔的（熔點540℃）和脆性大的合金。

但是，含銅50%的合金具有更大的優點。在低熔點（575℃）和足夠的脆性時，此種合金是均—的。

鋁—銅中間合金有三種可能製造方法：（1）混合熔融的鋁和銅；（2）溶解銅於熔融的鋁中；（3）溶解鋁於熔融的銅中。在這三種方法中最實用的是第三種方法，因為此種方法很簡單，並且保證中間合金的質量良好。

在熔融的鋁中溶解銅的方法和混合熔融金屬的方法，由於熔鍊物強烈的過熱而使中間合金易為非金屬雜質所玷污。

往熔融的鋁中加入預熱的固體銅或熔融的銅， 由於鋁—銅合金生成熱的放散而促使温度顯著升高。

將單獨熔化的金屬混合在一起，除了使合金過熱之外，還會使生產過程複雜化，因為需要使用兩台熔爐，坩堝等。但當在大型鑄造車間內熔合大量中間合金時，此種方法有某些使用意義。採用此種方法時，單獨在木炭復層下熔化銅和

分量的鋁。將熔融的銅以細流注入熔融的鋁中，另外分批地加入剩餘部分固態鋁，以便降低熔鍊物的温度。

當固態鋁在液態銅中溶解時，熔鍊物的加熱温度顯著降低。這是由於銅的熱容量和熔化潛熱較該銅為高。

但是，使用這種力法時並不能避免該熔鍊物局部過熱的可能。為了避免局部過熱，將鋁加在熔池表面下的深處，而在液態銅中溶解。

溶解固態銅於熔融的銅中以製造Al—Cu中間合金的方法綜述如下：將全部銅裝入爐中，並加入全部爐料鋁的10~15%，以便加速銅的熔化。隨着銅的熔化逐漸少量地加入鋁，將鋁加入熔池的深處並在此時攪混熔鍊物。鋁錠應預熱至150~200℃。待全部鋁溶解之後，將合金冶卻到700℃並用氯化鋅進行精煉，除去熔渣並將製成的中間合金在680~700℃時澆鑄於經過預熱的錠模中。當中間合金在錠模中凝固時，用杓子取出表面所生成的薄膜，以便於金屬凝固時從其中放出氣體，併除去表面上的非金屬污物。 ^[4]