鋁合金非常經(jīng)典10039

1、第二章第二章 鋁及其合金鋁及其合金第一節(jié)第一節(jié) 工業(yè)純鋁、合金化及鋁合金的分類、工業(yè)純鋁、合金化及鋁合金的分類、牌號和狀態(tài)符號牌號和狀態(tài)符號一、工業(yè)純鋁一、工業(yè)純鋁 1、物性、物性 熔點熔點 660.24；密度密度2.7103kg/m3； 彈性模量彈性模量（e）72000mpa 面心立方晶格面心立方晶格 a=0.4049nm；原子直徑原子直徑0.286 nm 相對電導(dǎo)率相對電導(dǎo)率 62iacs （international annealed copper standard） 電阻率電阻率 2.6610-8m (歐姆米歐姆米) (99.9%al)； 順磁性順磁性（磁化率（磁化率215）；）； 2

2、、力性、力性 純度純度b mpa0.2 mpa%hb99.994922458411299.7（a00）65264499.5702831126175純鋁進(jìn)行純鋁進(jìn)行6080冷變形，冷變形，b 雖然能達(dá)到雖然能達(dá)到150180mpa，但但已降低到已降低到11.5%，變脆，變脆 3、化學(xué)性能、化學(xué)性能 鋁的化學(xué)活潑性極高，標(biāo)準(zhǔn)電極電位（鋁的化學(xué)活潑性極高，標(biāo)準(zhǔn)電極電位（1.67伏）。伏）。 鋁在空氣中表面生成鋁在空氣中表面生成510nm厚的厚的al2o3保護(hù)膜，保護(hù)膜，在大氣中耐蝕。在大氣中耐蝕。 在濃硝酸中有極高的穩(wěn)定性，與有機(jī)酸及食品幾在濃硝酸中有極高的穩(wěn)定性，與有機(jī)酸及食品幾乎不反應(yīng)。乎不反應(yīng)

3、。 在硫酸、鹽酸、堿、鹽中不穩(wěn)定。在硫酸、鹽酸、堿、鹽中不穩(wěn)定。4、特點、特點 質(zhì)量輕質(zhì)量輕 優(yōu)秀的導(dǎo)電、傳熱和塑性變形性能優(yōu)秀的導(dǎo)電、傳熱和塑性變形性能 在大氣中有良好的耐蝕性在大氣中有良好的耐蝕性 強(qiáng)度低不適于作結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度低不適于作結(jié)構(gòu)材料二、鋁的合金化鋁的合金化 合金化原理主要固溶強(qiáng)化和時效強(qiáng)化合金化原理主要固溶強(qiáng)化和時效強(qiáng)化 固溶強(qiáng)化：元素溶解度大，與固溶強(qiáng)化：元素溶解度大，與al原子直徑差大，例如原子直徑差大，例如mg 和和mn 時效強(qiáng)化：所加元素或形成的中間相，高溫時在時效強(qiáng)化：所加元素或形成的中間相，高溫時在al中有較中有較 大的溶解度，隨溫度降低溶解度急劇變小。大的溶解度，隨

4、溫度降低溶解度急劇變小。 常加入的元素為常加入的元素為zn、mg、cu、si、li。各種元素在鋁中的極限溶解度元素元素溫度溫度極限溶解度極限溶解度元素元素溫度溫度極限溶解度極限溶解度wt%wt%at%at%wt%wt%at%at%znzn443443707028.828.8titi6656651.31.30.740.74agag56656656.656.613.813.8crcr6616610.770.770.400.40mgmg45045017.417.418.518.5cdcd6496490.40.40.090.09gege4244247.27.22.72.7v v6616610.40.4

5、0.210.21cucu5485485.655.652.42.4zrzr6606600.280.280.080.08lili6006004.24.216.316.3snsn2282280.060.060.010.01mnmn6586581.821.820.90.9fefe6556550.050.050.0250.025sisi5775771.651.651.591.59nini6406400.040.040.020.02鋁合金中常見元素的原子直徑（原子間最緊密距離）鋁合金中常見元素的原子直徑（原子間最緊密距離）元素元素原子直徑原子直徑元素元素原子直徑原子直徑mg3.196v2.632zr3.1

6、70cu2.556li3.039cr2.498sn3.022ni2.491cd2.979fe2.482ti2.890ge2.450ag2.888si2.351al2.862mn2.240zn2.665鋁合金常加入的元素為鋁合金常加入的元素為zn、mg、cu、si、li。 在合金中可能形成：在合金中可能形成： cual2 s al2cumg mgzn2 t al2mg3zn3 mg2si alli mg2al3鋁中的主要雜質(zhì)：鋁中的主要雜質(zhì)：fe、si為了改善合金的塑性和抗蝕性，合金中常加入為了改善合金的塑性和抗蝕性，合金中常加入mn、cr、zr、ti、cu等微量元素。等微量元素。三、分類、牌號

7、和狀態(tài)符號三、分類、牌號和狀態(tài)符號 (1) 我國鋁及其合金過去的分類和牌號：我國鋁及其合金過去的分類和牌號： 采用漢語拼音加阿拉伯?dāng)?shù)字表示采用漢語拼音加阿拉伯?dāng)?shù)字表示 純鋁：純鋁：lg工業(yè)高純鋁；工業(yè)高純鋁；l工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁 變形鋁合金分類及牌號變形鋁合金分類及牌號: （l）（類）（序號）（狀態(tài)）（類）（序號）（狀態(tài)）純鋁工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁含含al工業(yè)高純鋁工業(yè)高純鋁含含all199.7lg599.99l299.6lg499.97l399.5lg399.93l499.3lg299.9l599lg199.85l698.8國產(chǎn)變形鋁合金分五大類，常見只有四大類國產(chǎn)變形鋁合金分五大類，常見只有四大類

8、名稱名稱牌號牌號合金系合金系防銹鋁防銹鋁lfal-mn和和al-mg硬鋁硬鋁lyal-cu-mg鍛鋁鍛鋁ldal-mg-si-(cu)超硬鋁超硬鋁lcal-zn-mg-cu特殊鋁特殊鋁lt其它其它 (2)美國變形鋁合金牌號及狀態(tài)美國變形鋁合金牌號及狀態(tài)牌號：牌號： 用四位阿拉伯?dāng)?shù)字表示用四位阿拉伯?dāng)?shù)字表示 第一位數(shù)表示合金系（即加入最多的那種元素）第一位數(shù)表示合金系（即加入最多的那種元素） 第二位數(shù)表示原始合金或改進(jìn)合金，第二位數(shù)表示原始合金或改進(jìn)合金，0為原始合金，為原始合金， 改進(jìn)改進(jìn) 合金依次為合金依次為1、2、3等等 最后兩位數(shù)表示具體合金牌號，對于純鋁表示小數(shù)點后兩位最后兩位數(shù)表示具

9、體合金牌號，對于純鋁表示小數(shù)點后兩位 鋁含量（鋁含量（114599.45al， 120099.00al）牌號牌號合金系合金系1含含al 99.002cu3mn4si5mg6mg和和si7zn8其它其它目前我國變形鋁合金牌號目前我國變形鋁合金牌號 表示方法基本與美國相同,不同之處在于第二位不用阿拉伯?dāng)?shù)字,而是用英文字母： 例如：7a04、7b04狀態(tài)：狀態(tài)：f加工態(tài)（熱軋、擠壓）加工態(tài)（熱軋、擠壓）,不控制應(yīng)變硬化量不控制應(yīng)變硬化量o退火再結(jié)晶狀態(tài)，強(qiáng)度最低、塑性最高退火再結(jié)晶狀態(tài)，強(qiáng)度最低、塑性最高w固溶處理正在自然時效過程（不穩(wěn)定）固溶處理正在自然時效過程（不穩(wěn)定）h冷作硬化狀態(tài)冷作硬化狀態(tài)

10、t熱處理狀態(tài)熱處理狀態(tài)應(yīng)變硬化狀態(tài)：應(yīng)變硬化狀態(tài)： h1應(yīng)變硬化。應(yīng)變硬化。 h2應(yīng)變硬化加不完全退火。應(yīng)變硬化加不完全退火。 h3應(yīng)變硬化穩(wěn)定處理。應(yīng)變硬化穩(wěn)定處理。 h112加工過程的應(yīng)變硬化（不控制應(yīng)變量）。加工過程的應(yīng)變硬化（不控制應(yīng)變量）。 h321加工過程的應(yīng)變硬化（控制應(yīng)變量）。加工過程的應(yīng)變硬化（控制應(yīng)變量）。 h116特殊應(yīng)變硬化。特殊應(yīng)變硬化。熱處理狀態(tài)：熱處理狀態(tài)： 在在t后附有一位或多位數(shù)。對于后附有一位或多位數(shù)。對于t狀態(tài)，列出狀態(tài)，列出了在兩次操作之間或操作之后的室溫下可能發(fā)生了在兩次操作之間或操作之后的室溫下可能發(fā)生自然時效時間。如果這段時間在冶金學(xué)上有重要自然時

11、效時間。如果這段時間在冶金學(xué)上有重要意義的話，就應(yīng)對這段時間加以控制。數(shù)字意義的話，就應(yīng)對這段時間加以控制。數(shù)字110表示處理的具體程序。表示處理的具體程序。t1 從高溫成形過程冷卻和自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)從高溫成形過程冷卻和自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)t2 從高溫成形過程冷卻，然后冷加工和自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)從高溫成形過程冷卻，然后冷加工和自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)t3 固溶處理、冷加工和自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)固溶處理、冷加工和自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)t4 固溶處理，自然時效到基本穩(wěn)定的狀態(tài)固溶處理，自然時效到基本穩(wěn)定的狀態(tài)t5 從高溫成形過程冷卻，然后進(jìn)行人工時效的狀態(tài)從高溫成形過程冷卻

12、，然后進(jìn)行人工時效的狀態(tài)t6 固溶處理，人工時效到強(qiáng)度最高的狀態(tài)固溶處理，人工時效到強(qiáng)度最高的狀態(tài)t7 固溶處理，人工時效到過時效狀態(tài)（穩(wěn)定化處理的狀態(tài)）固溶處理，人工時效到過時效狀態(tài)（穩(wěn)定化處理的狀態(tài)） t8 固溶處理后冷加工，然后進(jìn)行人工時效的狀態(tài)固溶處理后冷加工，然后進(jìn)行人工時效的狀態(tài)t9 固溶處理、人工時效、然后冷加工的狀態(tài)固溶處理、人工時效、然后冷加工的狀態(tài) t10從高溫成形工序冷卻，然后冷加工并進(jìn)行人工時效的狀態(tài)從高溫成形工序冷卻，然后冷加工并進(jìn)行人工時效的狀態(tài)tx51通過拉伸消除應(yīng)力的狀態(tài)通過拉伸消除應(yīng)力的狀態(tài)tx52 通過壓縮消除應(yīng)力的狀態(tài)通過壓縮消除應(yīng)力的狀態(tài)tx54 通過拉

13、伸和壓縮相結(jié)合的方法消除應(yīng)力的狀態(tài)通過拉伸和壓縮相結(jié)合的方法消除應(yīng)力的狀態(tài)第二節(jié)第二節(jié) 變形鋁合金變形鋁合金簡單地說：簡單地說： 硬鋁硬鋁 綜合機(jī)械性能好（不耐蝕）綜合機(jī)械性能好（不耐蝕） 超硬鋁超硬鋁 室溫強(qiáng)度最高室溫強(qiáng)度最高 鍛鋁鍛鋁 熱塑性好熱塑性好 防銹鋁防銹鋁 耐蝕性好，易成形，焊接性好（強(qiáng)度低）耐蝕性好，易成形，焊接性好（強(qiáng)度低）一、一、 硬鋁硬鋁 1、一般特點、一般特點 較好的綜合機(jī)械性能較好的綜合機(jī)械性能 b42060mpa，0.2280300mpa，1517。 耐蝕性低耐蝕性低 有晶間腐蝕現(xiàn)象，應(yīng)力腐蝕（有晶間腐蝕現(xiàn)象，應(yīng)力腐蝕（scc）傾向小。）傾向小。 焊接性不好焊接性不

14、好 主要用于以鉚釘、螺栓、點焊為連接手段的結(jié)主要用于以鉚釘、螺栓、點焊為連接手段的結(jié)構(gòu)中。構(gòu)中。 可熱處理強(qiáng)化可熱處理強(qiáng)化alznmg合金相圖合金相圖2、硬鋁的組織、硬鋁的組織在在alcumg三元系合金相圖鋁角附近，按三元系合金相圖鋁角附近，按mg含量增加，依次可能出現(xiàn)以下四個相：含量增加，依次可能出現(xiàn)以下四個相： ：cual2 正方晶格正方晶格 s：al2cumg 斜方晶格斜方晶格 t：mg32（cual）49 立方晶格立方晶格 (也稱也稱cumg4al6) ：mg2al3 面心立方面心立方 隨隨mg含量增加，含量增加，相減少，相減少，s相增加相增加 cu/mg 8, 主要是主要是相相 cu

15、/mg84， 主要是主要是s相相 cu/mg41.5， 主要是主要是s相，相， s相中相中cu/mg2.61 相析出序列的相析出序列的gp區(qū)和區(qū)和是圓片狀是圓片狀 s相析出序列的相析出序列的gp區(qū)和區(qū)和s是針狀是針狀 強(qiáng)化效果：強(qiáng)化效果： st 耐熱性：耐熱性： 隨溫度升高，隨溫度升高，s相比相比軟化的慢，軟化的慢， s相高溫強(qiáng)化相高溫強(qiáng)化 效果好。效果好。 3、硬鋁的合金化、硬鋁的合金化成分范圍：成分范圍： cu：2.56.0，硬鋁的主要成分，硬鋁的主要成分 mg：0.42.8，主要作用生成，主要作用生成s相相 mn：0.41.0，消除，消除fe對抗蝕性的有害影響，抑對抗蝕性的有害影響，抑

16、制再結(jié)晶產(chǎn)生擠壓效應(yīng)，超過制再結(jié)晶產(chǎn)生擠壓效應(yīng)，超過1 產(chǎn)生（產(chǎn)生（mnfe）al結(jié)晶相結(jié)晶相 有時加：有時加：ti細(xì)化鑄態(tài)晶粒細(xì)化鑄態(tài)晶粒 be提高氧化膜的致密性，防止提高氧化膜的致密性，防止mg的燒損。的燒損。典型合金的化學(xué)成分：典型合金的化學(xué)成分： ly12（相當(dāng)（相當(dāng)2024）al4.3cu1.5mg0.6mn ly11（相當(dāng)（相當(dāng)2017）al4.3cu0.6mg0.6mn ly2 al2.9cu2.2mg0.6mn 4、硬鋁的熱處理、硬鋁的熱處理 除生產(chǎn)工序中的熱處理外，硬鋁的主要熱處理是淬火時效除生產(chǎn)工序中的熱處理外，硬鋁的主要熱處理是淬火時效 淬火：原則是在防止過燒、晶粒粗化、

17、包鋁層污染的前提下，盡可能采用較高淬火：原則是在防止過燒、晶粒粗化、包鋁層污染的前提下，盡可能采用較高 的加熱溫度，以使強(qiáng)化相充分固溶，但硬鋁的固溶溫度范圍窄，非常容的加熱溫度，以使強(qiáng)化相充分固溶，但硬鋁的固溶溫度范圍窄，非常容 易過燒。易過燒。合金合金固溶淬火溫度固溶淬火溫度過燒溫度過燒溫度ly1495505535ly2495505515ly6495505518ly10510520540ly11495510517ly12495503507時效：時效：除耐熱硬鋁除耐熱硬鋁ly2合金進(jìn)行人工時效，大多數(shù)合金進(jìn)行人工時效，大多數(shù)硬鋁都是在自然時效狀態(tài)下應(yīng)用。硬鋁都是在自然時效狀態(tài)下應(yīng)用。硬鋁自然時

18、效狀態(tài)下的抗蝕性（晶間腐蝕）硬鋁自然時效狀態(tài)下的抗蝕性（晶間腐蝕）優(yōu)于人工時效狀態(tài)。優(yōu)于人工時效狀態(tài)。硬鋁合金易產(chǎn)生晶間腐蝕的原因：硬鋁合金易產(chǎn)生晶間腐蝕的原因：含含cu的固溶體和的固溶體和cu2al相的電極電位都較高，當(dāng)相的電極電位都較高，當(dāng)cu2al在晶界沉淀時，在晶界沉淀時，晶界附近出現(xiàn)含晶界附近出現(xiàn)含cu較低的貧化帶，該貧化帶電極電位較低，在腐蝕介較低的貧化帶，該貧化帶電極電位較低，在腐蝕介質(zhì)中成為陽極，而含質(zhì)中成為陽極，而含cu較高的晶粒內(nèi)部和析出相（較高的晶粒內(nèi)部和析出相（cu2al）則為陰極。）則為陰極。另外，晶界兩側(cè)的另外，晶界兩側(cè)的cu貧化帶很窄（面積?。枠O電流密度高，故

19、遭貧化帶很窄（面積小），陽極電流密度高，故遭到強(qiáng)烈腐蝕（即沿晶界腐蝕）。到強(qiáng)烈腐蝕（即沿晶界腐蝕）。為了改善硬鋁的抗蝕性，除合金化、熱處理及其它措施（陽極化、涂為了改善硬鋁的抗蝕性，除合金化、熱處理及其它措施（陽極化、涂漆）外，在板材表面包覆一層純度大于漆）外，在板材表面包覆一層純度大于99.5的純鋁。純鋁的電極電的純鋁。純鋁的電極電位低于基體，可起陽極保護(hù)作用。包鋁層厚度一般占板材厚度的位低于基體，可起陽極保護(hù)作用。包鋁層厚度一般占板材厚度的4，厚板可減至厚板可減至2。典型合金的熱處理典型合金的熱處理 ly12：495wq自然時效自然時效6天天 （b450 mpa） 或或室溫停室溫停3天天1

20、9010h （b500 mpa） 不同合金自然時效硬化的能力和速度不同。不同合金自然時效硬化的能力和速度不同。 5、硬鋁的性能和用途、硬鋁的性能和用途按強(qiáng)度和用途分為：鉚釘、中強(qiáng)、高強(qiáng)和耐熱硬鋁四大類按強(qiáng)度和用途分為：鉚釘、中強(qiáng)、高強(qiáng)和耐熱硬鋁四大類 鉚釘硬鋁：鉚釘硬鋁： ly1、 ly4 、ly9 、ly10，以線材供應(yīng)。，以線材供應(yīng)。 ly1（剪切強(qiáng)度（剪切強(qiáng)度196 mpa）和）和ly10（剪切強(qiáng)度（剪切強(qiáng)度265 mpa） 自然時效狀態(tài)工藝塑性良好，鉚接時間不受限制。自然時效狀態(tài)工藝塑性良好，鉚接時間不受限制。 ly4（剪切強(qiáng)度（剪切強(qiáng)度286 mpa）和）和ly9屬于高強(qiáng)鉚釘硬鋁，屬

21、于高強(qiáng)鉚釘硬鋁， 在淬火后規(guī)定時間內(nèi)鉚接，在淬火后規(guī)定時間內(nèi)鉚接，ly4在在26h內(nèi)鉚接，內(nèi)鉚接， ly9在在20min內(nèi)鉚接。內(nèi)鉚接。 中強(qiáng)硬鋁：中強(qiáng)硬鋁： ly11：塑性好，以板、棒、型材應(yīng)用于各種工業(yè)，：塑性好，以板、棒、型材應(yīng)用于各種工業(yè)， 在航空工業(yè)中主要用于模鍛螺旋槳葉。在航空工業(yè)中主要用于模鍛螺旋槳葉。高強(qiáng)硬鋁：高強(qiáng)硬鋁： ly12： 強(qiáng)度最高，應(yīng)用最廣，用于制造主要受力件。強(qiáng)度最高，應(yīng)用最廣，用于制造主要受力件。 板材：飛機(jī)蒙皮、壁板。板材：飛機(jī)蒙皮、壁板。 型材：飛機(jī)隔框、翼肋、長桁型材：飛機(jī)隔框、翼肋、長桁 耐熱硬鋁：耐熱硬鋁： ly2： 較好的高溫性能，用于制造在較高溫度

22、（較好的高溫性能，用于制造在較高溫度（150250） 下工作的構(gòu)件，如航空發(fā)動機(jī)內(nèi)的壓氣機(jī)葉片。下工作的構(gòu)件，如航空發(fā)動機(jī)內(nèi)的壓氣機(jī)葉片。 二、超硬鋁二、超硬鋁 （al-zn-mg-cu系合金）系合金） 超硬鋁是在超硬鋁是在al-zn-mg合金基礎(chǔ)上加合金基礎(chǔ)上加cu發(fā)展起發(fā)展起來的，它的強(qiáng)度超過硬鋁，可達(dá)來的，它的強(qiáng)度超過硬鋁，可達(dá)600700mpa，所以稱超硬鋁。第二次世界大戰(zhàn)后，才開始大批生所以稱超硬鋁。第二次世界大戰(zhàn)后，才開始大批生產(chǎn)和應(yīng)用。產(chǎn)和應(yīng)用。 調(diào)質(zhì)的調(diào)質(zhì)的45鋼：鋼：b780850 mpa 0.2450550 mpa1、al-zn-mg系中強(qiáng)可焊鋁合金系中強(qiáng)可焊鋁合金 特點：

23、特點： 高的時效硬化能力；高的時效硬化能力； 中等強(qiáng)度（中等強(qiáng)度（b300450 mpa）；）； 優(yōu)良的可焊性；優(yōu)良的可焊性； 好的熱變形性和抗應(yīng)力腐蝕性能；好的熱變形性和抗應(yīng)力腐蝕性能； 寬的固溶處理溫度范圍；寬的固溶處理溫度范圍； 低的淬火敏感性。低的淬火敏感性。 相組成：相組成：工業(yè)上實際應(yīng)用的工業(yè)上實際應(yīng)用的al-zn-mg合金成分范圍處于：合金成分范圍處于： t和和t相區(qū)相區(qū)當(dāng)當(dāng)zn含量不變時，含量不變時， 隨隨mg含量增加合金中逐漸出現(xiàn)含量增加合金中逐漸出現(xiàn)t相。相。 t相：相：al2mg3zn3，立方晶格，立方晶格，a1.4291.471nm。 相：相：mgzn2， 六方晶格，六

24、方晶格，a0.521nm ，c0.86nm。 zn/mg14 ， 主要是主要是t相。相。 zn/mg 4， 出現(xiàn)出現(xiàn)相。相。 zn/mg67， 完全有完全有相組成。相組成。 時效序列：時效序列： 無論合金是落在無論合金是落在t還是還是相區(qū)，實際上時效析出序相區(qū)，實際上時效析出序列均如下：列均如下： 球形球形gp區(qū)區(qū)t是部分共格的過渡相，六方晶格，是部分共格的過渡相，六方晶格， a0.496nm ，c0.868nm。 110以下以下 主要是主要是gp區(qū)區(qū) 110140 主要是主要是 160200 主要是主要是 270以上以上 可出現(xiàn)可出現(xiàn)t相相 合金化：合金化： znmg的總量約的總量約4.57

25、.6（wt），），zn/mg 一般在一般在23.8， （mgzn2中中zn/mg5.38）通常加入的微量元素：通常加入的微量元素： mn 0.20.45，顯著提高，顯著提高scr，增加淬火敏感性，產(chǎn)生剝落腐蝕。，增加淬火敏感性，產(chǎn)生剝落腐蝕。 cr 0.3， 顯著提高顯著提高scr，增加淬火敏感性，產(chǎn)生剝落腐蝕。，增加淬火敏感性，產(chǎn)生剝落腐蝕。 zr 0.150.3 細(xì)化晶粒，提高可焊性。細(xì)化晶粒，提高可焊性。 ti 0.2， 細(xì)化晶粒，提高可焊性。細(xì)化晶粒，提高可焊性。 cu 0.25， 顯著提高顯著提高scr，降低可焊性。，降低可焊性。該合金不采用自然時效制度，其原因有二：該合金不采用自然

26、時效制度，其原因有二： al-zn-mg系合金系合金gp區(qū)長大速度緩慢，自然時效過程需數(shù)月才能達(dá)區(qū)長大速度緩慢，自然時效過程需數(shù)月才能達(dá) 到穩(wěn)定階段。到穩(wěn)定階段。 與人工時效比較，自然時效的抗應(yīng)力腐蝕能力差。與人工時效比較，自然時效的抗應(yīng)力腐蝕能力差。2、al-zn-mg-cu系超硬鋁系超硬鋁 四十年代初，人們發(fā)現(xiàn)在四十年代初，人們發(fā)現(xiàn)在al-zn-mg系合金中加入系合金中加入2cu能改善合金的塑性和抗蝕能力，再加入少能改善合金的塑性和抗蝕能力，再加入少量的量的cr等微量元素可強(qiáng)烈提高抗應(yīng)力腐蝕性能，等微量元素可強(qiáng)烈提高抗應(yīng)力腐蝕性能， 從此發(fā)展了從此發(fā)展了al-zn-mg-cu合金，即超硬鋁

27、。合金，即超硬鋁。超硬鋁的相組成：超硬鋁的相組成：在在al-zn-mg系合金中加入系合金中加入 cu，主要強(qiáng)化仍然是，主要強(qiáng)化仍然是析出序列，但析出序列，但還可能出現(xiàn)還可能出現(xiàn)s相（相（al2cumg）析出序列，）析出序列，當(dāng)當(dāng)cu含量大于含量大于2時，還可能出現(xiàn)時，還可能出現(xiàn)（cual2）析出序列。）析出序列。通常認(rèn)為在通常認(rèn)為在125150時效：時效：al-zn-mg-cu系合金是系合金是在在al-zn-mg合金時效序列合金時效序列（gpt）的基礎(chǔ)上，的基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了又出現(xiàn)了al-cu-mg合金的沉淀過程（合金的沉淀過程（gpbsss） 合金化：合金化：zn和和mg主要強(qiáng)化元素主要強(qiáng)化元

28、素 cu也起強(qiáng)化作用，也起強(qiáng)化作用， 但主要還是提高但主要還是提高scr，極限溶解度，極限溶解度2 znmgcu一般在一般在9.7513.5mn、cr、zr、ti的含量和作用與的含量和作用與al-zn-mg合金相似合金相似fe和和si為雜質(zhì)為雜質(zhì)典型合金典型合金lc4 lc4合金：合金：al-6zn-2.3mg-1.7cu-0.2cr-0.4mn （fe和和si分別小于分別小于0.5） 超硬鋁的熱處理：超硬鋁的熱處理： 人工狀態(tài)下使用。人工狀態(tài)下使用。 lc4合金：合金： 470wq 單級時效（單級時效（t6）：）：12024h, 強(qiáng)度高（強(qiáng)度高（ b 550mpa ）、）、scc敏感敏感 雙

29、級時效（雙級時效（t74）：）：1203h1603h， 稍過時效，強(qiáng)度降低稍過時效，強(qiáng)度降低10， scc不敏感不敏感 外的幾國種典型合金外的幾國種典型合金發(fā)展方向：發(fā)展方向：提高提高zn和和cu、降低、降低fe和和si、以、以zr代替代替mn和和cr 合金znmgcumncrzrtifesi70755.62.51.60.30.230.250.50.470506.22.252.30.10.040.120.060.120.1570558.02.052.30.050.040.150.060.150.1超硬鋁的特點和應(yīng)用：超硬鋁的特點和應(yīng)用： 特點：強(qiáng)度最高；特點：強(qiáng)度最高； 抗蝕性低（有抗蝕性低（

30、有scc傾向）；傾向）； 焊接性不好；缺口敏感性強(qiáng)；焊接性不好；缺口敏感性強(qiáng)； 耐熱性比硬鋁差。耐熱性比硬鋁差。 應(yīng)用：可生產(chǎn)板材、型材及模鍛件應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)應(yīng)用：可生產(chǎn)板材、型材及模鍛件應(yīng)用于飛機(jī)結(jié) 構(gòu)，如：翼梁、蒙皮、起落架、大梁。構(gòu)，如：翼梁、蒙皮、起落架、大梁。三、鍛鋁三、鍛鋁 al-mg-si及及al-mg-si-cu系）系）1、al-mg-si合金合金 特點：特點： 突出的特點是有優(yōu)良的熱塑性，適于生產(chǎn)鍛件突出的特點是有優(yōu)良的熱塑性，適于生產(chǎn)鍛件。 另外：另外： 中等強(qiáng)度，良好的耐蝕性和可焊性（沒有中等強(qiáng)度，良好的耐蝕性和可焊性（沒有scc） 易進(jìn)行陽極氧化著色或上琺瑯（易進(jìn)行陽極氧

31、化著色或上琺瑯（cu對陽極氧化不利）對陽極氧化不利） 第一個工業(yè)第一個工業(yè)al-mg-si合金是美國合金是美國1923年的專利年的專利 （51s合金，合金，0.6mg，1si） 6063合金：合金：0.68mg，0.4si， cu、cr、mn、ti均均1.2）的）的tc溫度很高（溫度很高（190），），在在150160時效組織是由針狀時效組織是由針狀gp區(qū)或棒狀區(qū)或棒狀相組成，相組成，很少出現(xiàn)很少出現(xiàn)pfz，也不在位錯形核或沉淀。，也不在位錯形核或沉淀。al-mg-si合金的成分：合金的成分： mg2si中中 mgsi1.73，通常，通常 mgsi 2 合金隨合金隨mg2si相對量增大，強(qiáng)度升

32、高。相對量增大，強(qiáng)度升高。 mg過剩會降低過剩會降低mg2si在在固溶體中的溶解度固溶體中的溶解度 si過剩無此作用，一般保持過剩無此作用，一般保持si含量高于含量高于mg應(yīng)考慮應(yīng)考慮si容易與容易與mn和和fe形成雜質(zhì)相（形成雜質(zhì)相（femnsi）al6，消耗，消耗si。 因此，因此，si含量應(yīng)適當(dāng)提高。含量應(yīng)適當(dāng)提高。 al-mg-si合金有明顯的時效停放效應(yīng)，添加合金有明顯的時效停放效應(yīng)，添加cu可減輕該效應(yīng)?？蓽p輕該效應(yīng)。 （mg2si含量小于含量小于1時無停放效應(yīng)），時無停放效應(yīng)）， 添加添加cu使使al-mg-si合合 金的室溫強(qiáng)度和耐熱性明顯增加，但塑性和耐蝕性下降。金的室溫強(qiáng)度

33、和耐熱性明顯增加，但塑性和耐蝕性下降。mn提高提高al-mg-si合金強(qiáng)度、韌性、耐蝕性，合金強(qiáng)度、韌性、耐蝕性，cr有相同作用。有相同作用。ti可消除鑄錠中的柱狀晶，并細(xì)化晶粒，改善工藝塑性?？上T錠中的柱狀晶，并細(xì)化晶粒，改善工藝塑性。al-mg-si合金的熱處理：合金的熱處理： 鍛鋁可進(jìn)行自然時效或人工時效，但自然時效速鍛鋁可進(jìn)行自然時效或人工時效，但自然時效速率慢（需率慢（需10天以上），而且強(qiáng)化效果比人工時效天以上），而且強(qiáng)化效果比人工時效差（約差差（約差3050）。）。 鍛鋁一般在人工時效狀態(tài)下使用鍛鋁一般在人工時效狀態(tài)下使用 520530wq 1501701012h應(yīng)用：應(yīng)用：

34、特點特點 ：中等強(qiáng)度，：中等強(qiáng)度，b 300 mpamg2si0.81.2， b300 mpa 如如6061擠壓后重新固溶處理水淬（擠壓后重新固溶處理水淬（t6），），b316 mpa 飛機(jī)發(fā)動機(jī)零件、直升飛機(jī)螺旋槳葉、飛機(jī)發(fā)動機(jī)零件、直升飛機(jī)螺旋槳葉、 形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件。形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件。2、al-mg-si-cu合金合金al-mg-si-cu系合金是在系合金是在al-mg-si系基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。系基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。 第一個工業(yè)第一個工業(yè)al-mg-si合金是美國合金是美國1923年的專利（年的專利（51s合金，合金，0.6mg，1si），）， 6063：0.68mg，0.4s

35、i，cu、cr、mn、ti均均5時，時，相沿晶沉淀形成連續(xù)網(wǎng)（尤其相沿晶沉淀形成連續(xù)網(wǎng)（尤其mg8），）， 合金變脆，產(chǎn)生合金變脆，產(chǎn)生scc和剝落腐蝕。和剝落腐蝕。采用形變熱處理解決采用形變熱處理解決高高mg合金的缺點：合金的缺點：由由mgo組成的氧化膜不致密，不起保護(hù)作用，組成的氧化膜不致密，不起保護(hù)作用，抗蝕性低、易抗蝕性低、易scc和剝落腐蝕，和剝落腐蝕，產(chǎn)生鈉脆（不能用鈉鹽作熔煉劑）。產(chǎn)生鈉脆（不能用鈉鹽作熔煉劑）。幾種常用變形鋁合金的主加成分幾種常用變形鋁合金的主加成分zncumgmnsifeni20244.31.50.670755.61.62.5lc4 6.01.72.26063

36、0.10.660.4ld5 2.20.60.95ld104.30.60.926182.31.61.11.1ld72.21.61.31.3lf211.330041.051.2550834.50.25lf54.7五、五、al-li合金合金目前的目前的al-li合金是指添加合金是指添加23li的各種鋁合金，除理論研究的各種鋁合金，除理論研究外，都是三元或三元以上的鋁合金。外，都是三元或三元以上的鋁合金。優(yōu)點：優(yōu)點： 密度小密度小 （每加（每加1wtli合金密度降低合金密度降低3） 彈性模量高，剛度大（每加彈性模量高，剛度大（每加1wtli合金彈性模量增加合金彈性模量增加6） 淬火時效析出大量淬火時效

37、析出大量（al3li）使合金大大強(qiáng)化。）使合金大大強(qiáng)化。缺點：缺點： 材料生產(chǎn)困難材料生產(chǎn)困難， （li與一般材料都反應(yīng)，價格是一般鋁合金的與一般材料都反應(yīng)，價格是一般鋁合金的23倍），倍）， 斷裂韌性低，斷裂韌性低， 廢料回收難于管理。廢料回收難于管理。淬火時效析出大量淬火時效析出大量（al3li）使合金大大強(qiáng)化使合金大大強(qiáng)化 高強(qiáng) 相當(dāng)于2000系和7000系 高的抗疲勞性 比其它鋁合金高 高的耐熱性 比鋁銅合金好 抗蝕性 比7000系好 較好的超塑性al-li合金二元相圖合金二元相圖虛線代表亞穩(wěn)溶解度曲線，立方結(jié)構(gòu)，立方結(jié)構(gòu)，li2有序結(jié)構(gòu)（有序結(jié)構(gòu)（cu3au型）型）點陣常數(shù)a=0.4

38、047nm 含含2.5wtli的的al-li-cu-mg合金在合金在190時效時效對應(yīng)不同的對應(yīng)不同的cu、mg含量時合金得到的沉淀產(chǎn)物含量時合金得到的沉淀產(chǎn)物幾種典型的幾種典型的al-li合金合金合金licumgzr80902.41.30.70.1280912.61.90.70.1220902.22.70.1220912.02.21.50.12014202.050.1或或0.4mn第三節(jié)第三節(jié) 鑄造鋁合金鑄造鋁合金特點：特點： 比重小，比強(qiáng)度高。比重小，比強(qiáng)度高。 有良好的抗蝕性和鑄造工藝性有良好的抗蝕性和鑄造工藝性 (可進(jìn)行各種成型鑄造可進(jìn)行各種成型鑄造) 熔點低、熔煉工藝和設(shè)備簡單。熔點

39、低、熔煉工藝和設(shè)備簡單。一、分類和牌號一、分類和牌號按按gb 117374 鑄鋁分四大類。鑄鋁分四大類。 alsi （zl1xx） al-cu （zl2xx） al-mg （zl3xx） al-zn （zl4xx）美國鑄造鋁合金的分類和牌號美國鑄造鋁合金的分類和牌號 用四位數(shù)字表示，但第三位數(shù)字后有小數(shù)用四位數(shù)字表示，但第三位數(shù)字后有小數(shù)點，點， 第一位數(shù)表示合金系第一位數(shù)表示合金系， 第二和第三位數(shù)表示牌號第二和第三位數(shù)表示牌號， 小數(shù)點后小數(shù)點后0表示鑄件，表示鑄件，1表示鑄錠表示鑄錠， 當(dāng)對原始合金或雜質(zhì)中限修改時，在數(shù)字當(dāng)對原始合金或雜質(zhì)中限修改時，在數(shù)字前按字母順序加前按字母順序加a

40、、b、c、d等（但不包等（但不包括括i、o、q和和x），）， x表示實驗合金。表示實驗合金。 1xx.x 純度純度 99.00的純鋁的純鋁 2xx.x 以加以加cu為主為主 3xx.x 以加以加si為主，還加為主，還加cu和或和或mg 4xx.x si 5xx.x mg 7xx.x zn 8xx.x sn 9xx.x 其他其他 6xx.x 未使用系列未使用系列例如例如: 合金合金sifecumnmgznti356.06.57.5 0.6 0.25 0.35 0.20.40.35 0.25a356.06.57.5 0.2 0.20.10.20.40.35 0.25二、二、al-si系鑄造鋁合金系

41、鑄造鋁合金俗稱俗稱“硅鋁明硅鋁明”，應(yīng)用最廣的一類鑄造鋁合金。，應(yīng)用最廣的一類鑄造鋁合金。特點：特點： 最好的鑄造性能。最好的鑄造性能。 （線收縮小，流動性好，熱裂傾向?。ň€收縮小，流動性好，熱裂傾向?。?中等強(qiáng)度、較好的抗蝕性中等強(qiáng)度、較好的抗蝕性 alsi系合金的共晶點靠近系合金的共晶點靠近al端。端。 共晶成分共晶成分 al11.7si （577）zl102 （共晶合金）（共晶合金）si易呈粗大的針狀形態(tài)分布，易呈粗大的針狀形態(tài)分布，強(qiáng)度低（強(qiáng)度低（160mpa）機(jī)械性能差，熱處理強(qiáng)化效果不大，）機(jī)械性能差，熱處理強(qiáng)化效果不大，一般只進(jìn)行退火，退火制度（一般只進(jìn)行退火，退火制度（300

42、 3h，空冷或隨爐冷），空冷或隨爐冷）共晶組織：共晶組織： 隨過冷度增大，組織變細(xì)，強(qiáng)度高，機(jī)械性能變好。隨過冷度增大，組織變細(xì)，強(qiáng)度高，機(jī)械性能變好。zl102： 用鐵模生產(chǎn)薄壁件，可得滿意的機(jī)械性能。如果用砂用鐵模生產(chǎn)薄壁件，可得滿意的機(jī)械性能。如果用砂 ?；蚝癖诩?，組織粗大，機(jī)械性能不好。模或厚壁件，組織粗大，機(jī)械性能不好。為了提高為了提高al-si合金的機(jī)械性能，合金的機(jī)械性能，可采用如下手段：可采用如下手段：變質(zhì)處理：變質(zhì)處理：目的：細(xì)化目的：細(xì)化si相，改變相，改變si相形態(tài)相形態(tài) 變質(zhì)劑：變質(zhì)劑：nasb（銻）（銻）re（sr鍶）鍶） (效果越來越好效果越來越好) sr對改善共晶

43、對改善共晶si的形態(tài)最有效。的形態(tài)最有效。al-12si合金變質(zhì)處理前合金變質(zhì)處理前 400na變質(zhì)處理后，變質(zhì)處理后， 400強(qiáng)度提高強(qiáng)度提高30時效強(qiáng)化：時效強(qiáng)化：加入合金元素：加入合金元素： cu、mg 除起變質(zhì)作用外，還能時效強(qiáng)化。除起變質(zhì)作用外，還能時效強(qiáng)化。加入形成加入形成 （cual2），），s（al2cumg），）， （mg2si）的元素。）的元素。在在al-si中加中加mg形成形成 ，同時加入，同時加入mg和和cu形成形成 和和s固溶強(qiáng)化：固溶強(qiáng)化： 加入合金元素加入合金元素例如：例如：加少量加少量mn，除起固溶處理強(qiáng)化作用外，還能使粗針狀的，除起固溶處理強(qiáng)化作用外，還能使粗

44、針狀的（fe2si2al9）轉(zhuǎn)化為骨骼狀的（）轉(zhuǎn)化為骨骼狀的（almnfesi），減輕雜），減輕雜質(zhì)對合金的有害影響。質(zhì)對合金的有害影響。退火態(tài)使用退火態(tài)使用 ：zl102 al-si 200以下使用以下使用人工時效：人工時效： zl101 al-7si-0.3mg，200以下使用以下使用 zl104 al-9.25si-0.22mg0.35mn 200以下使用以下使用 zl105 al-5si-0.45mg-1.25cu 250以下使用以下使用 zl103 在在zl105的基礎(chǔ)上提高的基礎(chǔ)上提高cu，增添，增添mn zl108（活塞合金）（活塞合金） 相當(dāng)于在相當(dāng)于在102基礎(chǔ)上加入基礎(chǔ)上加

45、入1.5cu 0.7mg 0.6mn （zl108需作變質(zhì)處理），需作變質(zhì)處理），550 6h淬火，淬火，205 8h時效時效 zl109 12si 1.0cu 1.2mg 1.0ni 相當(dāng)于相當(dāng)于102上加上加1.0cu 1.2mg 1.0ni可熱處理強(qiáng)化可熱處理強(qiáng)化 zl102 鑄造形狀復(fù)雜，耐蝕，承受負(fù)荷較鑄造形狀復(fù)雜，耐蝕，承受負(fù)荷較低的零件。低的零件。 zl101 鑄造形狀復(fù)雜，承受中等負(fù)荷的零鑄造形狀復(fù)雜，承受中等負(fù)荷的零件。件。(水泵及傳動裝置殼體、水冷發(fā)動機(jī)氣水泵及傳動裝置殼體、水冷發(fā)動機(jī)氣缸體等缸體等) zl104 鑄造形狀復(fù)雜，承受高負(fù)荷的零件。鑄造形狀復(fù)雜，承受高負(fù)荷的零件。三、三、alcu系系含含cu大于大于4。 主要強(qiáng)化相主要強(qiáng)化相cual2