压铸铝合金密度主要受合金成分、生产工艺、组织结构及外部环境因素的综合影响。

一、合金成分(核心影响因素)
合金中添加的元素种类和含量直接决定密度,主要原因是不同元素的密度差异显著(铝的密度为 2.7 g/cm³):
高密度元素(提高合金密度)
铜(Cu,8.96 g/cm³):常见于 Al-Cu 系合金(如 ZLD201),铜含量每增加 1%,合金密度约提高 0.03~0.05 g/cm³。
锌(Zn,7.14 g/cm³):Al-Zn 系合金(如 ZA8)中锌含量可达 6%~12%,密度可升至 2.7~2.8 g/cm³。
镍(Ni,8.9 g/cm³)、铁(Fe,7.87 g/cm³):作为杂质或微量元素存在时,含量越高,密度略有上升。
低密度元素(降低合金密度)
硅(Si,2.33 g/cm³):Al-Si 系合金(如 ADC12)中硅含量高达 10%~13%,可使密度降至 2.6~2.8 g/cm³(低于纯铝)。
镁(Mg,1.74 g/cm³):Al-Si-Mg 系合金(如 A356)中镁含量 0.3%~1%,对密度影响较小,但能显著提升强度。
二、生产工艺(间接影响密度)
压铸过程中的气孔率
传统压铸工艺易卷入空气形成显微气孔,导致实际密度低于理论值(气孔体积占比每增加 1%,密度约降低 0.02~0.03 g/cm³)。
真空压铸或挤压压铸可减少气孔(气孔率 < 1%),使密度更接近理论值。
热处理工艺
固溶处理 + 时效强化可能引起晶格畸变,对密度影响微小(通常可忽略),但会显著改变力学性能。
退火处理可能使合金内部孔隙闭合,轻微提高密度(幅度 < 0.5%)。
冷却速度
快速冷却(如金属型压铸)易形成细晶组织,密度略高于缓慢冷却的粗晶组织(因晶界间隙更小)。
三、组织结构(微观层面影响)
晶粒尺寸
细晶组织(晶粒尺寸 <50 μm)比粗晶组织(晶粒尺寸> 100 μm)更致密,密度可高 0.01~0.02 g/cm³。
第二相分布
均匀分布的强化相(如 Al₂Cu、Mg₂Si)对密度影响小;若第二相偏析或形成粗大颗粒,可能导致局部密度不均。
氧化夹杂
熔炼过程中卷入的 Al₂O₃夹杂(密度 3.9 g/cm³)会略微提高合金整体密度,但过量夹杂会降低性能。
四、外部环境因素
温度
温度升高时,原子热振动加剧,晶格常数增大,导致密度下降(铝的热膨胀系数为 23.1×10⁻⁶/℃,常温至 100℃密度约降低 0.2%)。
压力
高压环境(如压铸时的充型压力)可减少气孔并压实组织,使密度提高 0.1~0.3 g/cm³(具体取决于压力大小)。
五、其他因素
杂质元素
铁(Fe)、铅(Pb)、锡(Sn)等杂质含量超标时,因自身密度高(如 Pb 为 11.34 g/cm³),会显著提高合金密度。
回收料比例
再生铝中可能含有未完全去除的杂质(如砂粒、金属碎屑),导致密度波动(偏差可达 ±0.05 g/cm³)。