變形鋁合金的基本性能及分類

1、79變形鋁合金的基本性能及分類(超全)摘要：本課題研究了變形鋁合金的基本性能及分類。變形鋁合金在我們?nèi)粘Ｉ钪袘脴O廣，對于了解變形鋁合金十分必要。變形鋁合金的基本性能包括物理性能，化學性能，力學性能，電學性能等等，由于篇幅有限，在這里我們只對一些典型、常用型號的鋁合金進行了一些相關介紹。在變形鋁合金的分類中我們提到了幾種分類方法，主要介紹了國際四位數(shù)字體系分類，對比于其他分類方法，其具有容易記憶、便于管理等鮮明特點，也是國際上所共識的分類方法。于此同時我們還對常用變形鋁合金進行了美、日、俄、法等國牌號對照。目 錄緒論. .1第一章 1×××系鋁合金. .2 1.

2、1 純鋁的一般特性. .2.1.2 純鋁的性能.21.2.1物理性能.21.2.1 化學性能. .31.2.3 力學性能.31.3 純鋁的牌號及化學成分.4 第二章 2×××系鋁合金. .42.1 概述. .42.2 2系鋁合金的基本性能 . .42.2.1 物理性能.52.2.2 化學性能.62.2.3 力學性能.72.3 2系鋁合金各國牌號對照.9第三章 3×××系鋁合金. .10 3.1 化學成分. .103.2 3系鋁合金的基本性能. .103.2.1 物理性能. .103.2.2 化學性能. .113.2.3 電學性能. .

3、113.2.4 力學性能. .113.3 3×××系鋁合金常用牌號對照. 13第四章 4×××系合金. 134.1 典型牌號的化學成分. 134.2 4×××系鋁合金的基本性能.144.2.1 物理性能. 144.2.2 力學性能. .144.3 4×××系鋁合金典型牌號對照. .16第五章 5×××系鋁合金. .165.1 5×××系鋁合金的基本性能. . .165.1.1 物理性能. 175.1.2 電學性能.

4、185.1.3 化學性能. 195.1.4 力學性能. 205.2 各國5×××系合金典型牌號對照.20第六章 6×××系合金. 216.1 合金元素在6×××系鋁合金中的作用. 216.2 6×××系鋁合金常用材料的性能.226.2.1 物理性能. .226.2.2化學性能.236.2.3力學性能.236.3 各國6×××系合金典型牌號對照. 27第七章 7×××系合金. 277.1 7××&#

5、215;系鋁合金的發(fā)展歷史. .277.2 7×××系鋁合金典型牌號的物理性能. .277.2.1 熱力學性能. .277.2.2 電力學性能. 287.2.3 力學性能. 287.3 化學性質(zhì). 297.4 7×××系鋁合金國內(nèi)外典型牌號對照. .30第八章 8×××系合金. 308.1 8×××系常用鋁合金的牌號及化學成分. .308.2 化學性能. .318.3 8×××系鋁合金國內(nèi)外典型牌號對照. .31第九章 9××

6、×系合金（備用合金組）.32 結(jié)論. .32 參考文獻. .33 致謝. .33 附錄. .34緒論變形鋁合金的分類方法很多, 目前, 世界上絕大部分國家通常按以下三種方法進行分類:(1) 按合金狀態(tài)圖及熱處理特點分為可熱處理強化鋁合金和不可熱處理強化鋁合金兩大類。(2) 按合金性能和用途可分為: 工業(yè)純鋁、防銹鋁合金、 切削鋁合金、 耐熱鋁合金、 低強度鋁合金、 1中強度鋁合金、 高強度鋁合金(硬鋁)、 超高強度鋁合金(超硬鋁)、 鍛造鋁合金及特殊鋁合金等。(3) 按合金中所含主要元素成分可分為（四位數(shù)字體牌號）: 工業(yè)純鋁(1XXX系), Al-Cu合金(2XXX系), Al-M

7、n合金(3XXX系), Al-Si合金(4XXX系), Al-Mg合金(5XXX系), Al-Mg-Si合金(6XXX系) ,Al-Zn-Mg-Cu合金(7XXX系),Al-其它合金元素(8XXX系)及備用合金組(9XXX系)這三種方法各有特點，有事互相交叉、相互補充。在工業(yè)生產(chǎn)中，國際上慣用第三種分類方法，即合金中所含主要元素成分的4位數(shù)碼法分類。這種分類方法較本質(zhì)的反應合金的基本性能，也便于編碼、記憶和計算機管理。在這里我們主要按第三種分類方法來系統(tǒng)介紹變形鋁合金。變形鋁及鋁合金國際四位數(shù)字體系牌號是指按照1970年12月制定的變形鋁及鋁合金國際牌號命名體系推薦方法命名的牌號。此推薦方法是

8、由承認變形鋁及鋁合金國際牌號體系宣言的世界各國團體或組織提出的，牌號及成分注冊登記秘書處設在美國鋁業(yè)巨會公司(The Aluminum Association Incorporated, AA)。截比2007年底，參加此國際組織的有25個國家的24個組織、團體或企業(yè)，其中包括美、英、中(中國于1995年參加)、法、德、日等。四位數(shù)字體系牌號意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按主要合金元素的分類可參見表0-1。表0-1 鋁合金的分類在1x xx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最低含鋁量中小數(shù)點右邊的兩位數(shù)字相同，如1060是最低鋁含量為99. 60%質(zhì)量分數(shù)（下同)的工業(yè)純鋁。第二位數(shù)字表小對雜

9、質(zhì)范圍的修改，若是零則表小該工業(yè)純鋁的雜質(zhì)范圍為生產(chǎn)中的正常范圍;如果為1- 9中的自然數(shù)，則表小生產(chǎn)中應對某一種或某種雜質(zhì)或合金元素加以專門的控制，例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量應不小于99. 50%的電工鋁，其中有3種雜質(zhì)應受到控制，即w ( V+ Ti) 0. 02%、(B) % ,w (Ga) 0.3 %。在2xxx系一xxx系中，牌號的最后兩位數(shù)字無特殊意義，僅表小同一系列中的不同鋁合金，但有些是表示美國鋁業(yè)公司過去用的舊牌號中的數(shù)字部分，如2024合金，即過去的“24S”合金。不過，這樣的合金為數(shù)甚少。第二位數(shù)字表小對合金的修改，如為零，則表示原型鋁合金，如為19中的任一整數(shù)，則

10、表小對合金的修改次數(shù)。對原型鋁合金的修改僅限于下列情況之一或同時幾種:(1) 對主要合金元素含量范圍進行變更，但最大變更量與原型合金中鋁合金元素的含量關系是:原型鋁合金中合金元素質(zhì)量分數(shù)的算術(shù)平均值范/% 允許最大變化影%1.0 0.15>1.0 2.0 0.20>2.0 3.0 0.25>3.0 4.0 0.30>4.0 5.0 0.35>5.0 6.0 0.40>6. 0 0.50變形鋁及鋁合金國際四位數(shù)字體系牌號是指按照1970年12月制定的變形鋁及鋁合金國際牌號命名體系推薦方法命名的牌號。此推薦方法是由承認變形鋁及鋁合金國際牌號體系宣言的世界各國團體

11、或組織提出的，牌號及成分注冊登記秘書處設在美國鋁業(yè)巨會公司(The Aluminum Association Incorporated, AA)。截比2007年底，參加此國際組織的有25個國家的24個組織、團體或企業(yè)，其中包括美、英、中(中國于1995年參加)、法、德、日等。四位數(shù)字體系牌號意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按主要合金元素的分類可參見表0-1。表0-1 鋁合金的分類在1x xx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最低含鋁量中小數(shù)點右邊的兩位數(shù)字相同，如1060是最低鋁含量為99. 60%質(zhì)量分數(shù)（下同)的工業(yè)純鋁。第二位數(shù)字表小對雜質(zhì)范圍的修改，若是零則表小該工業(yè)純鋁的雜質(zhì)范圍為生

12、產(chǎn)中的正常范圍;如果為1- 9中的自然數(shù)，則表小生產(chǎn)中應對某一種或某種雜質(zhì)或合金元素加以專門的控制，例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量應不小于99. 50%的電工鋁，其中有3種雜質(zhì)應受到控制，即w ( V+ Ti) 0. 02%、(B) % ,w (Ga) 0.3 %。在2xxx系一xxx系中，牌號的最后兩位數(shù)字無特殊意義，僅表小同一系列中的不同鋁合金，但有些是表示美國鋁業(yè)公司過去用的舊牌號中的數(shù)字部分，如2024合金，即過去的“24S”合金。不過，這樣的合金為數(shù)甚少。第二位數(shù)字表小對合金的修改，如為零，則表示原型鋁合金，如為19中的任一整數(shù)，則表小對合金的修改次數(shù)。對原型鋁合金的修改僅限于下列

13、情況之一或同時幾種:(1) 對主要合金元素含量范圍進行變更，但最大變更量與原型合金中鋁合金元素的含量關系是:原型鋁合金中合金元素質(zhì)量分數(shù)的算術(shù)平均值范/% 允許最大變化影%1.0 0.15>1.0 2.0 0.20>2.0 3.0 0.25>3.0 4.0 0.30>4.0 5.0 0.35>5.0 6.0 0.40>6. 0 0.50(2)增加或減少不多于一種合金元素，同時，此合金元素的含量算術(shù)平均值不大于0. 30%.(3)用作用相同的一種合金元素代替另一種合金元素。(4)改變雜質(zhì)含量范圍。(5)改變晶粒細化劑含量范圍。(6)改變原鋁錠的雜質(zhì)硅或鐵的含量

14、。如果合金成分的改變不符合變更合金的要求，則應作為新合金而注冊。對于試驗合金的牌號也按本條例編制，但在數(shù)字前面加大寫字母 X。試驗合金的注冊期不得超過5a對試驗合金的成分，申請注冊的公司有權(quán)改變，而已注冊的合金化學成分改變權(quán)限歸鋁業(yè)協(xié)會技術(shù)處(The Technical Division of the Aluminium Association)。當合金通過試驗合格后，去掉X，成為正式合金。第一章 1×××系鋁合金 1.1 純鋁的一般特性鋁是元素周期表中第三周期主族元素，具有棉芯立方結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鋁具有一系列的優(yōu)點：密度小，導電、導熱性能好，抗腐蝕性能好，

15、塑性加工性能好等特點。鋁的密度為2.72gcm，約為鐵的1/3,故鋁及合金的密度都較小，一般為2.52.88 gcm之間。鋁具有良好的導電性、導熱性，其導電性僅次于銀與銅。鋁具有良好的抗蝕性。因為鋁和氧的親和力很大，在室溫中能與空氣中的氧化合，表面生成一層薄而致密并與基材金屬結(jié)核的Al2O3氧化膜。鋁的熔點與純度有關，并隨鋁的純度的提高而提高，當純度為99.996時，熔點為660.24。鋁還具有好的塑性加工性能，可加工成板、帶、箔和擠壓制品等，可進行氣焊、氬弧焊、點焊。純鋁不能熱處理強化，可通過冷變形提高強度，惟一的熱處理形式是退火，再結(jié)晶開始溫度與雜質(zhì)含量和變形度有關，一般在200左右。退火

16、板材的b=80100MPa，0.2=3050MPa，=35%40%，HB=2530。經(jīng)60%80%冷變形，雖然能提高到150180MPa，但值卻下降到1%1.5%。增加鐵、硅雜質(zhì)含量能提高強度，但降低塑性、導電性和抗蝕性。 331.2 純鋁的性能純鋁的性能包括物理性能、化學性能與力學性能等。1.2.1物理性能物理性能如表1-1所示。物理性能包括原子序數(shù)、原子量、晶體結(jié)構(gòu)、電磁學性能等。這三種方法各有特點，有事互相交叉、相互補充。在工業(yè)生產(chǎn)中，國際上慣用第三種分類方法，即合金中所含主要元素成分的4位數(shù)碼法分類。這種分類方法較本質(zhì)的反應合金的基本性能，也便于編碼、記憶和計算機管理。在這里我們主要按

17、第三種分類方法來系統(tǒng)介紹變形鋁合金。變形鋁及鋁合金國際四位數(shù)字體系牌號是指按照1970年12月制定的變形鋁及鋁合金國際牌號命名體系推薦方法命名的牌號。此推薦方法是由承認變形鋁及鋁合金國際牌號體系宣言的世界各國團體或組織提出的，牌號及成分注冊登記秘書處設在美國鋁業(yè)巨會公司(The Aluminum Association Incorporated, AA)。截比2007年底，參加此國際組織的有25個國家的24個組織、團體或企業(yè)，其中包括美、英、中(中國于1995年參加)、法、德、日等。四位數(shù)字體系牌號意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按主要合金元素的分類可參見表0-1。表0-1 鋁合金的分類在1x

18、xx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最低含鋁量中小數(shù)點右邊的兩位數(shù)字相同，如1060是最低鋁含量為99. 60%質(zhì)量分數(shù)（下同)的工業(yè)純鋁。第二位數(shù)字表小對雜質(zhì)范圍的修改，若是零則表小該工業(yè)純鋁的雜質(zhì)范圍為生產(chǎn)中的正常范圍;如果為1- 9中的自然數(shù)，則表小生產(chǎn)中應對某一種或某種雜質(zhì)或合金元素加以專門的控制，例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量應不小于99. 50%的電工鋁，其中有3種雜質(zhì)應受到控制，即w ( V+ Ti) 0. 02%、(B) % ,w (Ga) 0.3 %。在2xxx系一xxx系中，牌號的最后兩位數(shù)字無特殊意義，僅表小同一系列中的不同鋁合金，但有些是表示美國鋁業(yè)公司過去用的舊

19、牌號中的數(shù)字部分，如2024合金，即過去的“24S”合金。不過，這樣的合金為數(shù)甚少。第二位數(shù)字表小對合金的修改，如為零，則表示原型鋁合金，如為19中的任一整數(shù)，則表小對合金的修改次數(shù)。對原型鋁合金的修改僅限于下列情況之一或同時幾種:(1) 對主要合金元素含量范圍進行變更，但最大變更量與原型合金中鋁合金元素的含量關系是:原型鋁合金中合金元素質(zhì)量分數(shù)的算術(shù)平均值范/% 允許最大變化影%1.0 0.15>1.0 2.0 0.20>2.0 3.0 0.25>3.0 4.0 0.30>4.0 5.0 0.35>5.0 6.0 0.40>6. 0 0.50第 6 頁 共

20、 39 頁(2)增加或減少不多于一種合金元素，同時，此合金元素的含量算術(shù)平均值不大于0. 30%.(3)用作用相同的一種合金元素代替另一種合金元素。(4)改變雜質(zhì)含量范圍。(5)改變晶粒細化劑含量范圍。(6)改變原鋁錠的雜質(zhì)硅或鐵的含量。如果合金成分的改變不符合變更合金的要求，則應作為新合金而注冊。對于試驗合金的牌號也按本條例編制，但在數(shù)字前面加大寫字母 X。試驗合金的注冊期不得超過5a對試驗合金的成分，申請注冊的公司有權(quán)改變，而已注冊的合金化學成分改變權(quán)限歸鋁業(yè)協(xié)會技術(shù)處(The Technical Division of the Aluminium Association)。當合金通過試驗

21、合格后，去掉X，成為正式合金。第一章 1×××系鋁合金 1.1 純鋁的一般特性鋁是元素周期表中第三周期主族元素，具有棉芯立方結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鋁具有一系列的優(yōu)點：密度小，導電、導熱性能好，抗腐蝕性能好，塑性加工性能好等特點。鋁的密度為2.72gcm，約為鐵的1/3,故鋁及合金的密度都較小，一般為2.52.88 gcm之間。鋁具有良好的導電性、導熱性，其導電性僅次于銀與銅。鋁具有良好的抗蝕性。因為鋁和氧的親和力很大，在室溫中能與空氣中的氧化合，表面生成一層薄而致密并與基材金屬結(jié)核的Al2O3氧化膜。鋁的熔點與純度有關，并隨鋁的純度的提高而提高，當純度為99.99

22、6時，熔點為660.24。鋁還具有好的塑性加工性能，可加工成板、帶、箔和擠壓制品等，可進行氣焊、氬弧焊、點焊。純鋁不能熱處理強化，可通過冷變形提高強度，惟一的熱處理形式是退火，再結(jié)晶開始溫度與雜質(zhì)含量和變形度有關，一般在200左右。退火板材的b=80100MPa，0.2=3050MPa，=35%40%，HB=2530。經(jīng)60%80%冷變形，雖然能提高到150180MPa，但值卻下降到1%1.5%。增加鐵、硅雜質(zhì)含量能提高強度，但降低塑性、導電性和抗蝕性。 331.2 純鋁的性能純鋁的性能包括物理性能、化學性能與力學性能等。1.2.1物理性能物理性能如表1-1所示。物理性能包括原子序數(shù)、原子量、

23、晶體結(jié)構(gòu)、電磁學性能等。第 7 頁 共 39 頁鋁是電負性金屬，其電極電位為0.53V，99.99%純鋁在5.3%NaCl+0.3%H2O2溶液中對甘汞參比電極的點位為0.87+0.01V。鋁是最活潑的工業(yè)金屬之一，其表面在室溫下就易生成一層薄而致密并與基體金屬牢固結(jié)合的氧化膜（Al2O3 ），故在氧化性介質(zhì)、水、大氣、部分中性溶液、許多的弱酸和強氧化性介質(zhì)中都具有相當高的穩(wěn)定性。但在堿和鹽的水溶液中，鋁的氧化膜很快被破壞。通常氧化膜在PH=4.09.0的溶液中時穩(wěn)定的。因此，凡是能改善氧化膜致密性、增加氧化膜厚度和提高氧化膜絕緣性能的因素，都有助于鋁抗蝕性的提高。反之，凡是降低氧化膜有效保護

24、作用的因素，不論是機械的還是化學的，都會使鋁的抗蝕性下降。1.1.3 力學性能工業(yè)純鋁的力學性能除與純度有關，還與材料的加工狀態(tài)有關，不同狀態(tài)的工業(yè)純鋁的力理學性能如表1-2所示【6】。1.3 純鋁的牌號及化學成分常用工業(yè)純鋁的牌號及化學成分見表13。各國牌號對照見表14表13 常用工業(yè)純鋁的牌號及化學成分7【8】。第 8 頁 共 39 頁7.17×××系鋁合金的發(fā)展歷史.；7.2.1熱力學性能.；第八章8×××系合金.；8.18×××系常用鋁合金的牌號及化學成分.；第九章9××

25、15;系合金（備用合金組）.；結(jié)論.；緒論；變形鋁合金的分類方法很多,目前,世界上絕大部分國；第57.1 7×××系鋁合金的發(fā)展歷史. .27 7.2 7×××系鋁合金典型牌號的物理性能. .277.2.1 熱力學性能. .27 7.2.2 電力學性能. 28 7.2.3 力學性能. 28 7.3 化學性質(zhì). 29 7.4 7×××系鋁合金國內(nèi)外典型牌號對照. .30第八章 8×××系合金. 308.1 8×××系常用鋁合金的牌號及化學成分. .

26、30 8.2 化學性能. .31 8.3 8×××系鋁合金國內(nèi)外典型牌號對照. .31第九章 9×××系合金（備用合金組）.32結(jié)論. .32 參考文獻. .33 致謝. .33 附錄. .34緒論變形鋁合金的分類方法很多, 目前, 世界上絕大部分國家通常按以下三種方法進行分類: (1) 按合金狀態(tài)圖及熱處理特點分為可熱處理強化鋁合金和不可熱處理強化鋁合金兩大類。 (2) 按合金性能和用途可分為: 工業(yè)純鋁、防銹鋁合金、 切削鋁合金、 耐熱鋁合金、 低強度鋁合金、第 5 頁 共 39 頁1中強度鋁合金、 高強度鋁合金(硬鋁)、 超高強

27、度鋁合金(超硬鋁)、 鍛造鋁合金及特殊鋁合金等。(3) 按合金中所含主要元素成分可分為（四位數(shù)字體牌號）: 工業(yè)純鋁(1XXX系), Al-Cu合金(2XXX系), Al-Mn合金(3XXX系), Al-Si合金(4XXX系), Al-Mg合金(5XXX系), Al-Mg-Si合金(6XXX系) ,Al-Zn-Mg-Cu合金(7XXX系),Al-其它合金元素(8XXX系)及備用合金組(9XXX系)這三種方法各有特點，有事互相交叉、相互補充。在工業(yè)生產(chǎn)中，國際上慣用第三種分類方法，即合金中所含主要元素成分的4位數(shù)碼法分類。這種分類方法較本質(zhì)的反應合金的基本性能，也便于編碼、記憶和計算機管理。在這

28、里我們主要按第三種分類方法來系統(tǒng)介紹變形鋁合金。變形鋁及鋁合金國際四位數(shù)字體系牌號是指按照1970年12月制定的變形鋁及鋁合金國際牌號命名體系推薦方法命名的牌號。此推薦方法是由承認變形鋁及鋁合金國際牌號體系宣言的世界各國團體或組織提出的，牌號及成分注冊登記秘書處設在美國鋁業(yè)巨會公司(The Aluminum Association Incorporated, AA)。截比2007年底，參加此國際組織的有25個國家的24個組織、團體或企業(yè)，其中包括美、英、中(中國于1995年參加)、法、德、日等。四位數(shù)字體系牌號意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按主要合金元素的分類可參見表0-1。表0-1 鋁合金的

29、分類在1x xx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最低含鋁量中小數(shù)點右邊的兩位數(shù)字相同，如1060是最低鋁含量為99. 60%質(zhì)量分數(shù)（下同)的工業(yè)純鋁。第二位數(shù)字表小對雜質(zhì)范圍的修改，若是零則表小該工業(yè)純鋁的雜質(zhì)范圍為生產(chǎn)中的正常范圍;如果為1- 9中的自然數(shù)，則表小生產(chǎn)中應對某一種或某種雜質(zhì)或合金元素加以專門的控制，例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量應不小于99. 50%的電工鋁，其中有3種雜質(zhì)應受到控制，即w ( V+ Ti) 0. 02%、(B) % ,w (Ga) 0.3 %。在2xxx系一xxx系中，牌號的最后兩位數(shù)字無特殊意義，僅表小同一系列中的不同鋁合金，但有些是表示美國鋁業(yè)公

30、司過去用的舊牌號中的數(shù)字部分，如2024合金，即過去的“24S”合金。不過，這樣的合金為數(shù)甚少。第二位數(shù)字表小對合金的修改，如為零，則表示原型鋁合金，如為19中的任一整數(shù)，則表小對合金的修改次數(shù)。對原型鋁合金的修改僅限于下列情況之一或同時幾種:(1) 對主要合金元素含量范圍進行變更，但最大變更量與原型合金中鋁合金元素的含量關系是:原型鋁合金中合金元素質(zhì)量分數(shù)的算術(shù)平均值范/% 允許最大變化影% 1.0 0.15 >1.0 2.0 0.20 >2.0 3.0 0.25 >3.0 4.0 0.30 >4.0 5.0 0.35 >5.0 6.0 0.40 >6.

31、0 0.50第 6 頁 共 39 頁(2)增加或減少不多于一種合金元素，同時，此合金元素的含量算術(shù)平均值不大于0. 30%. (3)用作用相同的一種合金元素代替另一種合金元素。 (4)改變雜質(zhì)含量范圍。 (5)改變晶粒細化劑含量范圍。 (6)改變原鋁錠的雜質(zhì)硅或鐵的含量。如果合金成分的改變不符合變更合金的要求，則應作為新合金而注冊。對于試驗合金的牌號也按本條例編制，但在數(shù)字前面加大寫字母 X。試驗合金的注冊期不得超過5a對試驗合金的成分，申請注冊的公司有權(quán)改變，而已注冊的合金化學成分改變權(quán)限歸鋁業(yè)協(xié)會技術(shù)處(The Technical Division of the Aluminium Ass

32、ociation)。當合金通過試驗合格后，去掉X，成為正式合金。第一章 1×××系鋁合金1.1 純鋁的一般特性鋁是元素周期表中第三周期主族元素，具有棉芯立方結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鋁具有一系列的優(yōu)點：密度小，導電、導熱性能好，抗腐蝕性能好，塑性加工性能好等特點。鋁的密度為2.72gcm，約為鐵的1/3,故鋁及合金的密度都較小，一般為2.52.88 gcm之間。鋁具有良好的導電性、導熱性，其導電性僅次于銀與銅。鋁具有良好的抗蝕性。因為鋁和氧的親和力很大，在室溫中能與空氣中的氧化合，表面生成一層薄而致密并與基材金屬結(jié)核的Al2O3氧化膜。鋁的熔點與純度有關，并隨鋁的純度

33、的提高而提高，當純度為99.996時，熔點為660.24。鋁還具有好的塑性加工性能，可加工成板、帶、箔和擠壓制品等，可進行氣焊、氬弧焊、點焊。純鋁不能熱處理強化，可通過冷變形提高強度，惟一的熱處理形式是退火，再結(jié)晶開始溫度與雜質(zhì)含量和變形度有關，一般在200左右。退火板材的b=80100MPa，0.2=3050MPa，=35%40%，HB=2530。經(jīng)60%80%冷變形，雖然能提高到150180MPa，但值卻下降到1%1.5%。增加鐵、硅雜質(zhì)含量能提高強度，但降低塑性、導電性和抗蝕性。331.2 純鋁的性能純鋁的性能包括物理性能、化學性能與力學性能等。1.2.1物理性能物理性能如表1-1所示。

34、物理性能包括原子序數(shù)、原子量、晶體結(jié)構(gòu)、電磁學性能等。第 7 頁 共 39 頁鋁是電負性金屬，其電極電位為0.53V，99.99%純鋁在5.3%NaCl+0.3%H2O2溶液中對甘汞參比電極的點位為0.87+0.01V。鋁是最活潑的工業(yè)金屬之一，其表面在室溫下就易生成一層薄而致密并與基體金屬牢固結(jié)合的氧化膜（Al2O3 ），故在氧化性介質(zhì)、水、大氣、部分中性溶液、許多的弱酸和強氧化性介質(zhì)中都具有相當高的穩(wěn)定性。但在堿和鹽的水溶液中，鋁的氧化膜很快被破壞。通常氧化膜在PH=4.09.0的溶液中時穩(wěn)定的。因此，凡是能改善氧化膜致密性、增加氧化膜厚度和提高氧化膜絕緣性能的因素，都有助于鋁抗蝕性的提高

35、。反之，凡是降低氧化膜有效保護作用的因素，不論是機械的還是化學的，都會使鋁的抗蝕性下降。1.1.3 力學性能工業(yè)純鋁的力學性能除與純度有關，還與材料的加工狀態(tài)有關，不同狀態(tài)的工業(yè)純鋁的力理學性能如表1-2所示【6】。1.3 純鋁的牌號及化學成分常用工業(yè)純鋁的牌號及化學成分見表13。各國牌號對照見表14表13 常用工業(yè)純鋁的牌號及化學成分7【8】。第 8 頁 共 39 頁第二章 2×××系鋁合金2.1 概述2 x xx系鋁合金是以銅為主要合金元素的鋁合金，它包括了Al-Cu-Mg-（Mn）合金、Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金、Al-Cu-Mn合金和Al-Cu-Mg

36、-Si四系，這些合金均屬熱處理可強化鋁合金。合金的特點是強度高，通常稱為硬鋁合金，其耐熱性能和加工性能良好，但耐蝕性不如大多數(shù)其他鋁合金好，在一定條件下會產(chǎn)生晶間腐蝕，因此，板材往往需要包賈一層純鋁，或一層對芯板有電化學保護的6 x xx系鋁合金，以大大提高其耐腐蝕性能【4】。(1) Al-Cu-Mg-（Mn）系Al-Cu-Mg-（Mn）系合金中多數(shù)的.成分范:圍.為:1.5%一6.8%C u,0.2%一0.8%Mg，0.2%一1.2%Mn,其中部分合金含有微量釩、鋯，個別合金超出此成分范圍。這類合金存在晶間腐蝕傾向，其薄板通常需包鋁或包防銹鋁，以適應某些焊接方法。主要因含鐵、硅粗大的金屬間化

37、合物，該系合金斷裂韌性不高。現(xiàn)已發(fā)展一些高純Al-Cu-Mg-Mn系合金，其斷裂韌性明顯提高。 （2） Al-Cu-Mg-Fe-Ni系此系合金的成分特點是:C u/ Mg比值較低，鐵、鎳含量接近。此系合金的室溫強度與Al-Cu-Mg-Mn接近，耐熱性好，服役溫度更高，超過150。 （3） Al-Cu-Mn系此系合金的銅含量較高，約為6%一7%，含少量錳0.2%一0.8%，不含或含少量鎂，T相的存在使其耐熱性比AI一Cu一Mg一Fe一Ni系更好，合金的服役溫度達200300(4) Al-Cu-Mg-Si系此系合金是在Al-Mg-Si系合金的基礎上添加銅發(fā)展起來的，隨含銅量增加，室溫強度和耐熱性明

38、顯提高，停放效應減弱，但降低塑性和耐蝕性。因銅量超過鎂、硅，故劃歸國際四位數(shù)牌號的2×××系合金。該一系列材料的強度一般較高，某些牌號的合金強度可與鋼抗衡。但因含銅量的差異，此系合金的強度、抗蝕性等在較寬范圍內(nèi)變化，以滿足不同的需求。其中，銅含量較低的合金，杭蝕性接近防銹鋁;銅含量較高的合金.，強度接近硬鋁，實際上相當于在硬鋁的基礎上提高了硅含量。由于2系鋁合金的高強高韌第 9 頁 共 39 頁中強度鋁合金、高強度鋁合金(硬鋁)、超高強度鋁合；(3)按合金中所含主要元素成分可分為（四位數(shù)字體；這三種方法各有特點，有事互相交叉、相互補充；變形鋁及鋁合金國際四位數(shù)字體

39、系牌號是指按照197；系推薦方法命名的牌號；四位數(shù)字體系牌號意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按；表0-1鋁合金的分類；在1xxx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最；在2xxx系一中強度鋁合金、 高強度鋁合金(硬鋁)、 超高強度鋁合金(超硬鋁)、 鍛造鋁合金及特殊鋁合金等。(3) 按合金中所含主要元素成分可分為（四位數(shù)字體牌號）: 工業(yè)純鋁(1XXX系), Al-Cu合金(2XXX系), Al-Mn合金(3XXX系), Al-Si合金(4XXX系), Al-Mg合金(5XXX系), Al-Mg-Si合金(6XXX系) ,Al-Zn-Mg-Cu合金(7XXX系),Al-其它合金元素(8XXX系)

40、及備用合金組(9XXX系)這三種方法各有特點，有事互相交叉、相互補充。在工業(yè)生產(chǎn)中，國際上慣用第三種分類方法，即合金中所含主要元素成分的4位數(shù)碼法分類。這種分類方法較本質(zhì)的反應合金的基本性能，也便于編碼、記憶和計算機管理。在這里我們主要按第三種分類方法來系統(tǒng)介紹變形鋁合金。變形鋁及鋁合金國際四位數(shù)字體系牌號是指按照1970年12月制定的變形鋁及鋁合金國際牌號命名體系推薦方法命名的牌號。此推薦方法是由承認變形鋁及鋁合金國際牌號體系宣言的世界各國團體或組織提出的，牌號及成分注冊登記秘書處設在美國鋁業(yè)巨會公司(The Aluminum Association Incorporated, AA)。截比

41、2007年底，參加此國際組織的有25個國家的24個組織、團體或企業(yè)，其中包括美、英、中(中國于1995年參加)、法、德、日等。四位數(shù)字體系牌號意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按主要合金元素的分類可參見表0-1。表0-1 鋁合金的分類在1x xx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最低含鋁量中小數(shù)點右邊的兩位數(shù)字相同，如1060是最低鋁含量為99. 60%質(zhì)量分數(shù)（下同)的工業(yè)純鋁。第二位數(shù)字表小對雜質(zhì)范圍的修改，若是零則表小該工業(yè)純鋁的雜質(zhì)范圍為生產(chǎn)中的正常范圍;如果為1- 9中的自然數(shù)，則表小生產(chǎn)中應對某一種或某種雜質(zhì)或合金元素加以專門的控制，例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量應不小于99. 5

42、0%的電工鋁，其中有3種雜質(zhì)應受到控制，即w ( V+ Ti) 0. 02%、(B) % ,w (Ga) 0.3 %。在2xxx系一xxx系中，牌號的最后兩位數(shù)字無特殊意義，僅表小同一系列中的不同鋁合金，但有些是表示美國鋁業(yè)公司過去用的舊牌號中的數(shù)字部分，如2024合金，即過去的“24S”合金。不過，這樣的合金為數(shù)甚少。第二位數(shù)字表小對合金的修改，如為零，則表示原型鋁合金，如為19中的任一整數(shù)，則表小對合金的修改次數(shù)。對原型鋁合金的修改僅限于下列情況之一或同時幾種:(1) 對主要合金元素含量范圍進行變更，但最大變更量與原型合金中鋁合金元素的含量關系是:原型鋁合金中合金元素質(zhì)量分數(shù)的算術(shù)平均值范

43、/% 允許最大變化影% 1.0 0.15 >1.0 2.0 0.20 >2.0 3.0 0.25 >3.0 4.0 0.30 >4.0 5.0 0.35 >5.0 6.0 0.40 >6. 0 0.50第 6 頁 共 39 頁(2)增加或減少不多于一種合金元素，同時，此合金元素的含量算術(shù)平均值不大于0. 30%. (3)用作用相同的一種合金元素代替另一種合金元素。 (4)改變雜質(zhì)含量范圍。 (5)改變晶粒細化劑含量范圍。 (6)改變原鋁錠的雜質(zhì)硅或鐵的含量。如果合金成分的改變不符合變更合金的要求，則應作為新合金而注冊。對于試驗合金的牌號也按本條例編制，但在數(shù)

44、字前面加大寫字母 X。試驗合金的注冊期不得超過5a對試驗合金的成分，申請注冊的公司有權(quán)改變，而已注冊的合金化學成分改變權(quán)限歸鋁業(yè)協(xié)會技術(shù)處(The Technical Division of the Aluminium Association)。當合金通過試驗合格后，去掉X，成為正式合金。第一章 1×××系鋁合金1.1 純鋁的一般特性鋁是元素周期表中第三周期主族元素，具有棉芯立方結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鋁具有一系列的優(yōu)點：密度小，導電、導熱性能好，抗腐蝕性能好，塑性加工性能好等特點。鋁的密度為2.72gcm，約為鐵的1/3,故鋁及合金的密度都較小，一般為2.52.8

45、8 gcm之間。鋁具有良好的導電性、導熱性，其導電性僅次于銀與銅。鋁具有良好的抗蝕性。因為鋁和氧的親和力很大，在室溫中能與空氣中的氧化合，表面生成一層薄而致密并與基材金屬結(jié)核的Al2O3氧化膜。鋁的熔點與純度有關，并隨鋁的純度的提高而提高，當純度為99.996時，熔點為660.24。鋁還具有好的塑性加工性能，可加工成板、帶、箔和擠壓制品等，可進行氣焊、氬弧焊、點焊。純鋁不能熱處理強化，可通過冷變形提高強度，惟一的熱處理形式是退火，再結(jié)晶開始溫度與雜質(zhì)含量和變形度有關，一般在200左右。退火板材的b=80100MPa，0.2=3050MPa，=35%40%，HB=2530。經(jīng)60%80%冷變形，

46、雖然能提高到150180MPa，但值卻下降到1%1.5%。增加鐵、硅雜質(zhì)含量能提高強度，但降低塑性、導電性和抗蝕性。1.2 純鋁的性能純鋁的性能包括物理性能、化學性能與力學性能等。1.2.1物理性能物理性能如表1-1所示。物理性能包括原子序數(shù)、原子量、晶體結(jié)構(gòu)、電磁學性能等。鋁是電負性金屬，其電極電位為0.53V，99.99%純鋁在5.3%NaCl+0.3%H2O2溶液中對甘汞參比電極的點位為0.87+0.01V。鋁是最活潑的工業(yè)金屬之一，其表面在室溫下就易生成一層薄而致密并與基體金屬牢固結(jié)合的氧化膜（Al2O3 ），故在氧化性介質(zhì)、水、大氣、部分中性溶液、許多的弱酸和強氧化性介質(zhì)中都具有相當高的穩(wěn)定性。但在堿和鹽的水溶液中，鋁的氧化膜很快被破壞。通常氧化膜在PH=4.09.0的溶液中時穩(wěn)定的。因此，凡是能改善氧化膜致密性、增加氧化膜厚度和提高氧化膜絕緣性能的因素，都有助于