鋁及鋁合金基本性質(zhì)介紹

鋁及鋁合金基本性質(zhì)介紹第一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六地殼中含量近8.2%，列全部化學(xué)元素含量的第三位(僅次于氧和硅)，列全部金屬元素含量的第一位（Fe:5.1%；Mg:2.1%；Ti:0.6%）。1.1概述鋁以化合態(tài)存在于各種巖石或礦石中，如長石、云母、高嶺土、鋁土礦、明礬。Bauxite鋁土礦Bauxite-pebbly礬土卵石Kaoliniteclay高嶺土霞石（Nepheline）：巖漿礦物，長石類礦物。氧化鋁（Alumina）菱鎂鈾礦（Bayleyite）明礬（Alunite）資源第二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六

?密度小?高的熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率?高的耐腐蝕性?優(yōu)異的機(jī)加工性能?高的韌性、成形性性能ComparisonofAlandsteel第三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六年度產(chǎn)量1995186199619019972171998243199925920002792001337200245120035542004668200578020069352007200812551317

中國電解鋁產(chǎn)量第四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六年度全球產(chǎn)量中國產(chǎn)量2001244333720022607451200328005542004299266820053189780200633219352007200838153930

12551317世界電解鋁產(chǎn)量第五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六應(yīng)用

Automotives

Aerospace

Construction&Equipment

Containers&Packaging

第六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六隔絕空氣蒸發(fā)1807年：英國H·維達(dá)用電化學(xué)法分離明礬時發(fā)現(xiàn)鋁的存在。1825年：丹麥化學(xué)家奧斯德用電化學(xué)法分離出鋁。1827年：德國武勒重復(fù)奧斯德實(shí)驗(yàn)，并加以改進(jìn)。1854年：德國化學(xué)家德維爾用鈉代替鉀還原氯化鋁，制得鋁錠，并于1855年在巴黎世博會展出。1855年：法國圣·克萊爾·德維爾用鈉從氯化鋁中還原出鋁，于1859年生產(chǎn)出1.9噸鋁。1886年：霍爾[美]及埃魯[法]用電解法生產(chǎn)金屬鋁（霍爾－埃魯工藝：用碳質(zhì)陽極電解熔于熔融Na3AlF6中的Al2O3來制取鋁）1888年：澳大利亞卡爾·約瑟夫·拜耳發(fā)明了拜耳工藝

Bayerprocess：用240℃的氫氧化鈉溶液溶解破碎的鋁土礦

1910年：鋁產(chǎn)量達(dá)45000噸1.2鋁的制取制取方法的演化木炭和鋁土（氧化鋁）氯氣氯化鋁鉀汞齊鋁汞齊一種金屬第七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六主要公司:（2007年）世界原鋁產(chǎn)地：北美、西歐（德、法）、中、俄、澳大利亞、巴西。俄羅斯鋁業(yè)聯(lián)合公司【第一大鋁公司】420萬噸（12%）力拓公司（加鋁）：【第二大鋁公司】約400萬噸美國鋁業(yè)公司【Alcoa，第三大鋁公司

】約380萬噸中國鋁業(yè)公司：【第四大鋁公司】288萬噸雷諾茲金屬公司[美]凱撒鋁及化學(xué)公司[美]波施涅鋁工業(yè)公司[法]德國聯(lián)合工業(yè)公司日本輕金屬公司澳大利亞科馬爾科鋁業(yè)公司APA公司【加拿大鋁業(yè)公司、瑞士鋁集團(tuán)、法國佩希公司

】第八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六氧化鋁制取原理拜耳法：高品位鋁土礦堿石灰燒結(jié)法和拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法：中低品位鋁土礦拜耳法：氧化鋁生產(chǎn)總量的95％堿石灰燒結(jié)法拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法霞石（Nepheline）鋁土礦Bauxite高嶺石kaolinite第九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六將粉碎的鋁土礦放入240℃的強(qiáng)NaOH溶液中提取出Al2O3第一步：將含有Al2O3的NaAlO2溶解于水中，濾除Fe和Si氧化物組成的不溶解于水的殘留物或紅土。第三步：

調(diào)整煅燒溫度、壓力，除去Al2O3

·3H2O中的水?？色@得不同形態(tài)的α、β或γAl2O3。400～600℃煅燒，得到γ－Al2O3。1200℃煅燒，得到α－Al2O3。拜耳法第二步：在50℃左右，NaAlO2分解得到Al2O3·3H2O

。通過附加促結(jié)晶劑，促進(jìn)(Al2O3

·3H2O)沉淀。第十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六拜耳工藝流程圖第十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六若直接采用拜耳法時，NaOH與硅反應(yīng)生成Na2SiO3，Na2SiO3與NaAlO2反應(yīng)生成不溶于水的硅鋁酸鈉，將降低Al2O3的收得率。先用石灰石與鋁土礦反應(yīng)生成Ca2SiO4，濾除后得到高含量Al2O3。拜耳－燒結(jié)聯(lián)合法用Na2CO3代替NaOH。在800-1200℃下，磨碎的鋁土礦與Na2CO3反應(yīng)，生成鋁酸鈉和CO2。鋁酸鈉經(jīng)進(jìn)一步磨碎后溶解于90-95℃水中，Al(OH)3以沉淀物析出，浸出液體后通過加熱脫水得到Al2O3粉末。堿石灰燒結(jié)法第十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六制取原理：直流電通過由氧化鋁、冰晶石組成的電解質(zhì)溶劑，在950～970℃下使電解質(zhì)溶液中的氧化鋁分解為鋁和氧。陽極析出CO2，陰極還原出Al?；魻枺ｔ敼に?Hall-Héroultprocess電解槽包括：碳消耗陽極、熔融冰晶石氧化鋁電解質(zhì)、鋁液池。電解條件：溫度950℃、電流250kA、電壓4.5V。生產(chǎn)能力：日產(chǎn)1800Kg。Hall-Héroult電解槽由于比重的差別在陰極上析出的鋁液匯集于電解槽槽底，而在陽極上析出二氧化碳和一氧化碳?xì)怏w，鋁液從電解槽中吸出，經(jīng)過凈化去除氫氣、非金屬和金屬雜質(zhì)并澄清后，鑄成鋁錠。電解質(zhì)：80-90%NaAlF6,2-8%Al2O3。添加劑AlF3、CaF3。鋁的制取原理第十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六第十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六陰極陰離子在陰極表面失去電荷形成NaF。電極反應(yīng)機(jī)理陽極溶于電解液中的Al2O3在陽極區(qū)形成鋁離子和AlO33-，鋁離子得到電荷形成金屬Al并放出氧，氧與C形成CO2。鋁的凈化：電解鋁中通過含有碳粉、電解質(zhì)、氫氣等雜質(zhì)。用石墨管將Cl2吹入鋁的熔池中形成AlCl3，AlCl3與雜質(zhì)一起浮出去除。第十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六1.3鋁的物理冶金密度(20℃)：2.70g.cm-3

熔點(diǎn)：660℃100℃時的熱容：0.2241cal.g-1K-1/938Jkg-1K-1熔化潛熱：94.7cal.g-1/397.0kJ.kg-1

20℃時的電導(dǎo)率：64.94(相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)退火銅的百分?jǐn)?shù))熱導(dǎo)率：0.5cal.sec-1cm-1K-1第十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六1.3.1合金元素與鋁的作用Mg,Cu,Zn和Si在鋁中固溶度較大，是常用合金化元素。Cr,Mn和Zr與鋁形成化合物，常用于控制晶粒尺寸。CaCoCuCrGeFeLiMgMnNiSiAgSnTiVZnZr最大溶解度：Cr、Ti、V、Zn、Zr發(fā)生在包晶溫度；其余元素在共晶溫度。室溫溶解度：Mg、Zn約為2%；Ge、Li、Ag為0.1～0.25%；其余小于0.1%Zn（31.6→2）Mg（17.4→1）Cu（5.65→0.5）Li（4.2）Mn（1.82）Si（1.65）Ag（56.5）Ge（7.2）Ti（1.3）⑴元素在鋁中的溶解度第十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑵二元鋁合金相圖Al-Cu共晶相圖Al-Ti包晶相圖第十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑶合金元素在鋁合金中的固溶強(qiáng)化效果Mn和Cu含量為0.5%時，強(qiáng)化效果最好，超過后將形成Al6Mn相或不溶的Al-Cu-Fe化合物相。Mg的強(qiáng)化效果最顯著；鋅的強(qiáng)化效果最差。退火態(tài)高純鋁的屈服強(qiáng)度很低，為7～11MPa。第十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六簡單二元系鋁合金，如Al—Mg、Al—Si和Al—Mn等，加入的合金元素也有明顯的溶解度變化，但熱處理強(qiáng)化效果不大，只能以退火或冷加工狀態(tài)使用（即非熱處理強(qiáng)化型鋁合金）。由Zn、Mg、Cu、Si、Li等構(gòu)成的多元系鋁合金，如Al—Zn—Mg—Cu系，加入的合金元素既可溶解于鋁中形成固溶體，又可與鋁形成二元或三元化合物，并且這些元素在Al中的溶解度隨溫度降低而劇烈減小，具有顯著的熱處理強(qiáng)化效果，故含有這些元素的鋁合金可通過熱處理強(qiáng)化，為熱處理強(qiáng)化型鋁合金。Cr、Ti、Zr等在鋁中的溶解度很小，但明顯改善合金強(qiáng)度和抗蝕性、抑制再結(jié)晶和細(xì)化晶粒。但鋁合金的細(xì)晶強(qiáng)化效果不顯著。

Reh=Reh0+kd－0.5

式中k=68MPa·μm－0.5⑷鋁合金的合金化第二十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六固溶時效處理的一般步驟①固溶：將鋁合金加熱到單相固溶體區(qū)（固溶線以上、固相線以下），使合金元素溶入，獲得成分均勻的固溶體。②淬火：快冷到室溫獲得單相過飽和固溶體。③時效：過飽和固溶體加熱到室溫以上某一溫度，使其分解形成細(xì)小分散沉淀相。1.3.2鋁合金的時效強(qiáng)化機(jī)制自然時效：室溫下時效人工時效：在高于室溫進(jìn)行時效第二十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六Al－4%Cu鑄態(tài)組織及淬火態(tài)組織第二十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六時效分解【析出，脫溶（或沉淀）】：過飽和固溶體中析出一個成分、結(jié)構(gòu)與基體均不同的新相，或由溶質(zhì)原子富集形成亞穩(wěn)過渡相的過程。屬于固態(tài)相變。⑴時效分解（析出）過程和產(chǎn)物過飽和固溶體分解產(chǎn)物GP區(qū)過渡相（中間沉淀相）平衡相Al－Cu合金：過飽和固溶體隨著時效時間的增加，將發(fā)生下列分解：

α過→GP區(qū)→θ″→θ′→θ

其中G·P區(qū)、θ″、θ′為亞穩(wěn)定相（θ″又稱為GPⅡ區(qū)）隨著時效時間的延長，組織變化過程為：α過→α＋GP區(qū)→α＋θ″→α＋θ′→α＋θ第二十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六①GP區(qū)：溶質(zhì)原子在基體{100}面上偏聚構(gòu)成的圓盤形片A.Guinier和G.D.Prestor于1938年研究AlCu合金自然時效時發(fā)現(xiàn)

圓盤形片尺寸：Φ5～10nm×0.4～0.6nm，數(shù)量1014～1016/cm3

晶體結(jié)構(gòu)：與基體α相結(jié)構(gòu)相同（fcc）

界面：與α相完全共格。

G

P區(qū)是溶質(zhì)原子富集的、排列有序的、與基體共格的原子束，均勻分布在基體上。其數(shù)量完全取決于淬火后存在的空位濃度，與基體中非均勻分布的位錯無關(guān)。因?yàn)槿苜|(zhì)原子可借助空位進(jìn)行遷移富集，空位越多，富集遷移越易進(jìn)行；凡能提高空位濃度的因素均能促進(jìn)GP區(qū)的形成，如：提高固溶溫度，加快冷卻速度，淬火后固溶體中存在較多空位，這有利于獲得尺寸細(xì)小、數(shù)量多GP區(qū)。GP區(qū)附近基體晶格變化α基體上析出GP區(qū)750000×第二十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六

GP區(qū)尺寸分布隨時效時間的變化屈服強(qiáng)度隨時效時間的變化具有臨界尺寸且彌散分布的GP區(qū)或過渡相（中間相）才能使鋁合金達(dá)到最大時效強(qiáng)化。平衡相圖中，GP區(qū)脫溶線決定了GP區(qū)穩(wěn)定存在的最高極限溫度。只有細(xì)小彌散分布于基體中的GP區(qū)將導(dǎo)致基體強(qiáng)化。第二十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六θ″相：圓碟片狀，Φ30nm×2nm；正方點(diǎn)陣，a＝b＝0.404nm，c＝0.768nm。為均勻形核、分布均勻，與基體完全共格，位向關(guān)系為{100}θ″//{100}基體；θ″相周圍比GP區(qū)存在更大的共格應(yīng)變，故其強(qiáng)化效果大于GP區(qū)。θ′相：圓碟片狀，Φ100nm×幾十nm；正方點(diǎn)陣，a＝b＝0.404nm，c＝0.58nm。與基體部分共格，位向關(guān)系為{100}θ′//{100}基體；成分為Cu2Al3.6，接近于平衡相θ（CuAl2）。②過渡相：時效時間增加，基體中依次析出θ″、θ′過渡相過渡相有確定的成分和晶體結(jié)構(gòu)，與基體共格或部分共格，有一定結(jié)晶學(xué)位向關(guān)系，尺寸比GP區(qū)稍大。過渡相結(jié)構(gòu)與基體存在較大差異，需要較大的形核功才能形核。為了降低形核功（應(yīng)變能、界面能），過渡相常在位錯、小角晶界、層錯、空位團(tuán)以及GP區(qū)等處不均勻形核。因此，其形核速率與基體中位錯密度有關(guān)。α基體上析出θ”相300000×第二十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六③平衡相：

θ：正方點(diǎn)陣：a＝b＝0.905nm，c＝0.486nm，一般與基體不共格，但存在一定的晶體學(xué)位向關(guān)系，其界面能高，形核功也高。為減小形核功，常在晶界處形核，所以平衡相形核是不均勻的。平衡相僅在較高的時效溫度出現(xiàn)，平衡相尺寸粗大，降低了強(qiáng)化效果。淬火態(tài)，單相固溶體，銅原子在基體中混亂分布時效初期，單相固溶體中形成保持共格界面的GP區(qū)時效中期，形成半共格界面的過渡相高溫時效，固溶體中析出非共格界面的平衡相α基體上析出θ’及θ15400×第二十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六第二十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六Sn顆粒降低了界面能，促進(jìn)了過渡相的析出θ’(Al2Cu)鋁合金中的微量元素將嚴(yán)重影響沉淀物的成核和生長，由于這些微量元素：

⑴優(yōu)先與空位產(chǎn)生交互作用，削弱了淬火空位對時效的影響；

⑵提高了GP區(qū)脫溶曲線溫度；

⑶促進(jìn)自發(fā)形核；

⑷促進(jìn)形成不同的沉淀物；

⑸促進(jìn)異質(zhì)形核；⑹提高了固溶體的過飽和溶解度。微量元素對時效過程的影響第二十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六Al－4％Cu溫度/℃2%Cu3%Cu4%Cu4.5%Cu110GP區(qū)GP區(qū)GP區(qū)GP區(qū)130GP區(qū)＋θ″GP區(qū)GP區(qū)GP區(qū)165－少量θ″＋θ′GP區(qū)＋θ″－190θ′極少量θ″＋θ′少量θ″＋θ′GP區(qū)＋θ″220θ′－θ′θ′240－－θ′－第三十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六①工藝過程相同：加熱、保溫和快冷。②共析鋼退火態(tài)組織為珠光體；加熱時，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗鄪W氏體，晶體結(jié)構(gòu)已變；淬火快冷，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，晶體結(jié)構(gòu)又變；馬氏體強(qiáng)度因固溶強(qiáng)化而大幅度提高，但脆性大。③鋁合金退火態(tài)組織為固溶體及分布其上的第二相；加熱時，第二相溶入基體而引起成分變化，但基體的晶體結(jié)構(gòu)未變；冷卻過程中，高溫過飽和固溶體因快冷而凍結(jié)到室溫，但晶體結(jié)構(gòu)不變；第二相溶入基體形成單一過飽和固溶體組織，其塑性優(yōu)于原二相組織，強(qiáng)度因固溶強(qiáng)化而提高。⑵鋁合金的固溶處理與鋼淬火處理的異同合金牌號退火態(tài)淬火態(tài)Rm/MPaHBδ/﹪Rm/MPaHBδ/﹪GCr1573018020240075002A1218042183007020第三十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六固溶強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、過剩相強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化、冷變形強(qiáng)化固溶強(qiáng)化：

無限互溶合金系的組元間物理化學(xué)性質(zhì)相似、原子尺寸差異小，固溶體晶格畸變程度較低，因而固溶強(qiáng)化效果低。如鋁鋅、鋁銀簡單二元合金系，固溶強(qiáng)化作用小，無實(shí)用價值；溶解度大于1％的Al-Mg、Al-Cu、A1-Mn、A1-Si合金系，固溶強(qiáng)化作用較大，有實(shí)用價值。但固溶強(qiáng)化效果有限。時效強(qiáng)化(沉淀強(qiáng)化)

：

合金元素在鋁中要有較大的極限溶解度，其溶解度隨溫度的降低而急劇減小，時效過程中形成均勻、彌散分布的共格或半共格過渡相，這種相在基體中能造成較強(qiáng)烈的應(yīng)變場，提高對位錯運(yùn)動的阻力，從而產(chǎn)生強(qiáng)化。多組元少量合金化（A1-Cu-Mg、Al-Mg-Si和Al-Zn-Mg）形成新的強(qiáng)化相,改變沉淀硬化特性，使強(qiáng)化效果更大，如Al-Cu-Mg系，可形成CuAl2(θ相)、Al，CuMg(S相)等強(qiáng)化相，強(qiáng)化合金更顯著。⑶時效強(qiáng)化機(jī)理①鋁合金的強(qiáng)化方式第三十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六過剩相強(qiáng)化：

合金元素加入量超過其極限溶解度后，固溶加熱時剩有部分不能溶入固溶體的第二相即為過剩相。過剩相多為硬而脆的金屬間化合物，可阻礙位錯運(yùn)動，從而提高強(qiáng)度、硬度，但降低塑性、韌性。Al-Si鑄造合金的主要強(qiáng)化手段是過剩相強(qiáng)化。隨著硅含量增加，過剩相的數(shù)量增多，合金的強(qiáng)度、硬度相應(yīng)提高。但硅含量不能超過共晶成分太多，以免出現(xiàn)急劇降低強(qiáng)度和塑性的多角形初晶硅。細(xì)晶強(qiáng)化：鋁合金中添加微量合金元素使鋁合金固溶體基體和過剩相組織細(xì)化，以提高鋁合金強(qiáng)韌性——細(xì)晶強(qiáng)化。鑄造鋁合金：對不能熱處理強(qiáng)化或強(qiáng)化效果不大的鋁合金進(jìn)行變質(zhì)處理，細(xì)化鑄態(tài)組織。如鑄造鋁硅合金中加入微量鈉或鈉鹽或銻等，可細(xì)化晶粒，顯著提高強(qiáng)度和塑性；鑄造鋁合金中加入少量錳、鉻或鈷等細(xì)化鐵的夾雜物AlFeSi，從而提高塑性。變形鋁合金中添加微量鈦、鋯、鈹及稀土元素，能形成難熔化合物，合金結(jié)晶過程時作為非自發(fā)晶核，以細(xì)化晶粒，提高合金的強(qiáng)度和塑性。如鋁錳合金中添加0.02～0.3％Ti可細(xì)化晶粒。第三十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六②時效強(qiáng)化機(jī)理時效強(qiáng)化機(jī)理是基于彌散強(qiáng)化，強(qiáng)化效果受位錯與彌散相交互作用的制約GP區(qū)與基體保持共格關(guān)系，位錯易切過尺寸細(xì)小的GP區(qū)，產(chǎn)生面滑移和在晶界的位錯塞積，對位錯運(yùn)動產(chǎn)生一定阻力，導(dǎo)致屈服強(qiáng)度提高，但提高幅度不大。時效時間進(jìn)一步延長，θ″、θ′將轉(zhuǎn)變?yōu)槌叽巛^大、數(shù)量較少和間距較遠(yuǎn)的θ相，位錯可繞過θ相而留下位錯環(huán)，此時，θ相對對位錯運(yùn)動的阻力小，因此，屈服強(qiáng)度較低。時效時間的延長，將在位錯、小角晶界、層錯、空位團(tuán)以及GP區(qū)等處析出共格相θ″、半共格相θ′，θ″、θ′尺寸較GP區(qū)大，位錯切過θ″、θ′時，產(chǎn)生較大的阻力，導(dǎo)致屈服強(qiáng)度大幅度提高。第三十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六時效強(qiáng)化合金中，強(qiáng)度隨時效時間（影響彌散相尺寸）增加發(fā)生先增加、后降低的變化。時效強(qiáng)化合金的強(qiáng)度與析出相顆粒尺寸之間的關(guān)系下列工藝均能促進(jìn)可阻礙位錯運(yùn)動的彌散相的析出①兩次時效工藝（先在GP區(qū)脫溶溫度以下時效、再在脫溶溫度以上時效）：可獲得更細(xì)小彌散分布的析出相。②預(yù)處理工藝：分別形成粗、細(xì)共沉淀相，前者可提高屈服強(qiáng)度，后者提高均勻塑性變形能力。

③采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，使二種以上的、具有的不同晶向的中間相發(fā)生共沉淀，從而阻礙位錯運(yùn)動。

④加入一些特殊微量元素促進(jìn)中間相的均勻彌散形核。適合的熱處理工藝可提高強(qiáng)度40倍。第三十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六1.3.3鋁合金的腐蝕鋁是活潑金屬，大氣中表面很快氧化，形成致密氧化膜，可阻止內(nèi)層金屬進(jìn)行氧化。氧化膜在pH為4.5-8.5的水溶液中是穩(wěn)定的，但在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中不穩(wěn)定。鋁在水溶液中的腐蝕產(chǎn)物是氫氧化鋁，然后轉(zhuǎn)變?yōu)樗涎趸X；水合氧化鋁粘附力小，對大氣中的鋁表面無保護(hù)作用。氧化膜厚度約2～3nm，主要成分為Al2O3，膜厚度與時間、天氣狀況有關(guān)。⑴表面氧化膜轉(zhuǎn)化膜：膜厚約1～2微米。氧化鋁膜溶解于熱酸或堿性溶液中。膜主要由Al2O3與提高耐蝕性的鉻酸鹽組成。用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，但鉻有毒。陽極氧化膜：厚約10-20μm。制作的零件作為陽極置于15%H2SO4電解質(zhì)中即可形成Al2O3膜。膜是多孔的，要加以密封。這種膜可賦予建筑物以豐富的色彩。⑵氧化物涂層鋁陽極氧化用于裝飾，英國伯明翰第三十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六Al電極電位為-0.85V，鋁合金的電極電位為-0.69～-0.99V。電腐蝕傾向既與電極電位高低有關(guān)，也與總電阻、極化有關(guān)。

氧化膜的性質(zhì)在金屬—溶液界面影響極化，這將影響了腐蝕狀況。根據(jù)電極電位差大小，鋁與鋼接觸產(chǎn)生的腐蝕比與銅接觸產(chǎn)生的腐蝕少。材料電極電位/VMg－1.73Zn－1.106061、7075－0.99純鋁、5052、5086－0.851100、6063、6061、2024－0.832014—T4－0.69Ca－0.82低碳鋼－0.58Pb－0.55Sn－0.49Cu－0.20不銹鋼(3XX)－0.09Ni－0.07Cr－0.49～0.18⑶電極電位第三十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑷合金元素和雜質(zhì)的影響鋁的固態(tài)溶解度、顯微成分和化合物如硅、Al2CuMg、Mg2Si具有不同的電極電位，在合金內(nèi)各自形成微電池?？偟膩碚f，固態(tài)溶解度對耐蝕性影響最大。Al-Mg合金具有較高的耐蝕性；Al-Zn合金常用于某些鋁合金的覆層，以及海水中鋼結(jié)構(gòu)的陰極保護(hù)用電極。材料電極電位/VMg5Al8－1.24Al-Zn-Mg(4%MgZn2)－1.07MgZn2－1.05Al2CuMg－1.00Al-5%Mg－0.88MnAl6－0.85純鋁(99.5%)－0.85Al-Mg-Si(1%Mg2Si)－0.83Al-1%Si－0.81Al-2%Cu－0.75Al-4%Cu－0.69FeAl2－0.53NiAl2－0.52Si－0.26第三十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑸鋁合金的表面點(diǎn)蝕和剝落顯微成分是表面電化學(xué)腐蝕的根本原因，在某些區(qū)域產(chǎn)生不均勻侵蝕。

表層剝落腐蝕就是由鐵、硅形成的Al3Fe雜質(zhì)物引起，這些雜質(zhì)物作為陰極，而鋁作為陽極，促進(jìn)了表面氧化膜的電化學(xué)腐蝕。Al6Mn，Mg2Si也有類似的電極電位。鋁合金板的表層剝落腐蝕高強(qiáng)度鋁合金表面的點(diǎn)蝕第三十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六時效和回火處理改變微結(jié)構(gòu)成分、尺寸和分布，影響耐腐蝕性能。

熱機(jī)械處理可引起的殘余應(yīng)力可導(dǎo)致零件的應(yīng)力腐蝕開裂。

諸如焊接時的熱處理引起的溫度梯度導(dǎo)致焊縫區(qū)、熱影響區(qū)及母體合金的組織差異。

在鍛造或擠壓或拉伸過程中，非再結(jié)晶和再結(jié)晶的混合組織沿著三個維方向存在差異。CracksmayformalongtheThreeprincipaldirections⑹熱處理對耐蝕性的影響第四十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六1.3.4鋁合金的力學(xué)行為

⑴鋁合金中微結(jié)構(gòu)對力學(xué)性能的影響①粗晶粒間的化合物或枝晶間共晶體：共晶合金凝固時形成的枝晶間化合物。分為可溶解（Al2CuMg、Al2Cu、Mg2Si）和不可溶解Al3Fe、Al7Cu2Fe、(Al6(Fe,Mn)、Al(Fe,Mn,Si)。這些粒子對高強(qiáng)度鍛造鋁合金是有害的，并且沿加工方向以線串狀排列。要消除種缺陷需要較多的成本。沿鋁軋制方向排列的線串狀化合物②細(xì)小的亞微顆?；?.05～0.5μm彌散相在鑄錠均勻化處理時析出。這些化合物含一種過渡金屬，如Al20Mn3Cu2、Al12Mg2Cr和Al3Zr。它們將延緩加工和熱處理過程中的再結(jié)晶和晶粒生長；還影響位錯運(yùn)動，從而影響力學(xué)性能。第四十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六④晶粒尺寸和形狀大熱塑性變形時的動態(tài)回復(fù)產(chǎn)生網(wǎng)狀亞晶。厚斷面上變形量小，不發(fā)生再結(jié)晶。形成的織構(gòu)仍保留下來。⑤位錯結(jié)構(gòu)：由冷加工引起，對時效硬化無作用。⑥晶體織構(gòu)存在于軋制產(chǎn)品中。顯著影響產(chǎn)品的成形性，力學(xué)性能出現(xiàn)各向異性。③細(xì)小沉淀相（0.1μm）時效時形成：對強(qiáng)化產(chǎn)生最明顯的貢獻(xiàn)。第四十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑵拉伸性能

沉淀強(qiáng)化程度對鋁合金拉伸性能的影響分為兩類：

①沉淀強(qiáng)化效果顯著:主要是提高Reh和Rm，這取決于最終的彌散沉淀相。②沉淀強(qiáng)化效果不顯著：

Reh和Rm僅與冷加工時的位錯有關(guān)。粗大的金屬間化合物降低塑性；纖維組織或晶體織構(gòu)導(dǎo)致縱向性能最好，橫向性能最差。（76㎜厚鋁合金板）第四十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑶韌性

韌性是材料抵抗斷裂的能力（當(dāng)有裂紋時），韌性在很大程度上取決于微觀結(jié)構(gòu)。裂紋形成的原因是在第二相粒子與基體界面結(jié)合被破壞而導(dǎo)致裂紋開始形核、擴(kuò)展。未時效的韌性最大，時效達(dá)到峰值強(qiáng)度時的韌性最低。減少Fe和Si雜質(zhì)可大大改善韌性。Al-Cu-Mg平面應(yīng)變斷裂韌性第四十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑷疲勞提高有色金屬合金的拉伸強(qiáng)度并不總是能同時提高疲勞強(qiáng)度。合金的拉伸強(qiáng)度越依賴于沉淀硬化，疲勞強(qiáng)度就越低。由于在循環(huán)應(yīng)力作用下應(yīng)變集中在沉淀相附近，時效硬化鋁合金具有較低的疲勞性能，通過改進(jìn)彌散相的均勻性可防止寬滑移帶形成；由熱機(jī)械工藝增加位錯密度有助于改善疲勞性能。粗、細(xì)顆粒并存的復(fù)相結(jié)構(gòu)可同時滿足高的抗拉強(qiáng)度和高的疲勞強(qiáng)度的要求，因?yàn)榫哂屑?xì)顆粒帶來高的抗拉強(qiáng)度、粗顆粒改善疲勞強(qiáng)度(產(chǎn)生可動位錯)。第四十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六冶金因素對疲勞性能的影響高純Al-Zn-Mg合金中沉淀析出造成的貧化區(qū)在疲勞時形成了滑移帶含有高密度的粗滑移帶導(dǎo)致疲勞性能降低在疲勞循環(huán)時,粗大的第二相周圍產(chǎn)生分散的位錯，這有助于改善疲勞性能第四十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六在腐蝕環(huán)境中，如含有微量鐵的鹵化物水蒸汽，承受拉應(yīng)力的合金將發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）：①失效應(yīng)力遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度。

②冶金組織類型、應(yīng)力大小和腐蝕環(huán)境決定著應(yīng)力腐蝕開裂。③銅、鎂、鋅、硅和鋰作為溶質(zhì)元素具有反作用。

注意：應(yīng)避免橫向應(yīng)力，因?yàn)樽冃慰棙?gòu)而產(chǎn)生腐蝕。⑸應(yīng)力腐蝕斷裂A7075-A6065焊接拉伸試樣的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)時的點(diǎn)蝕和裂紋擴(kuò)展第四十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六冶金因素對應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展的影響①對晶粒心部而言，PFZ或晶界看作陽極，將導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕。②GP區(qū)增加了基體與沉淀相對應(yīng)力腐蝕的敏感性。③在GBs中的彌散沉淀相--靠近GBs顆粒將促進(jìn)SCC。④在GBs中的溶質(zhì)富集改變了電極電位。⑤因在GBs中的快速擴(kuò)散導(dǎo)致氫脆。⑥化學(xué)吸附裂紋表面降低了強(qiáng)度.暴露于實(shí)驗(yàn)室大氣下三個月后，人工時效的Al-Zn-Mg合金中位于晶界沉淀相的氫氣泡第四十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑹腐蝕疲勞循環(huán)應(yīng)力和腐蝕同時存在將使疲勞強(qiáng)度顯著降低，降低幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單一存在的情形。

①金屬零件表面的保護(hù)膜常在循環(huán)應(yīng)力作用下而破裂。

②諸如蝕坑位置是疲勞裂紋的發(fā)源地。

注：腐蝕條件下疲勞強(qiáng)度降低與材料對介質(zhì)的耐蝕性有關(guān)。Corrosionpitsasthecauseofcorrosionfatiguefailure第四十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑺蠕變

蠕變斷裂（高溫）通常從晶界開始，尤其是在鋁合金中。

持續(xù)高溫作用導(dǎo)致過時效和軟化。工作溫度必須低于時效溫度，以避免強(qiáng)度降低。鋁合金中亞微尺寸金屬間化合物如Al9FeNi或顆粒有助于改善使用溫度恒定時的蠕變抗力。

短纖維增強(qiáng)的鋁合金也可提高蠕變抗力。第五十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六1.3.6鋁的熔化

垂直方式的直接激冷鑄造比水平方式更易得到均勻鑄錠組織。熔融合金注入帶有可重復(fù)使用的底部引出塊的水冷銅模中。

在凝固過程中，金屬在底部引出塊上凝固，同時，伴隨其余金屬液體因冷卻水的作用而快速凝固。⑴直接激冷鑄造第五十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六該工藝連續(xù)生產(chǎn)具有最終尺寸要求的薄板產(chǎn)品。由于軋輥區(qū)域和噴射區(qū)域的變化，使連鑄鋁合金表面冷卻模式的復(fù)雜化。

成對水冷輥的旋轉(zhuǎn)可不斷生產(chǎn)板坯。Continuouscastingprocess⑵連續(xù)鑄造第五十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六影響鋁熔化的冶金因素鋁熔體容易：

①過量吸收氫氣（脆化）

②熔體氧化形成片狀、顆粒狀鎂、鈉、鈣、鍶等復(fù)雜氧化物（影響力學(xué)性能）③以硼化物、氧化物、碳化物和非金屬顆粒形式存在的夾雜物如Al2C3（存在于所有鋁合金）將引起應(yīng)力集中。冶金組織的控制①樹枝晶尺寸或枝晶臂間距；②微觀組織的組成和分布；

③晶粒度。

細(xì)晶粒尺寸或組織可以改善：撕裂強(qiáng)度、機(jī)械性能、氣密性、可熱處理、化學(xué)、電化學(xué)和機(jī)械加工等性能。⑶鑄造組織的控制第五十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六孕育處理細(xì)化晶粒TiAl3晶體作為晶粒成長的晶核。

每個顆粒平均有8個位置進(jìn)行復(fù)合形核。

TiB2相還具有晶粒細(xì)化的效果。晶粒細(xì)化劑：中間合金：Al-3～5%Ti精煉劑Al-Ti-0.2～1%B(Ti:B~5:50)第五十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑷直接激冷鑄錠的均勻化處理直接激冷鑄造的鋁合金鑄錠常預(yù)先在450～600℃進(jìn)行均勻處理，其目的是：減小微觀偏析；消除后續(xù)加工時可能引起裂紋的非平衡相、低熔點(diǎn)共晶組織；控制凝固時溶解的過量沉淀物。均勻化處理時,合金元素將從晶界和其它溶質(zhì)偏析區(qū)域擴(kuò)散到晶粒其它部位；擴(kuò)散時間取決于擴(kuò)散距離和合金元素的擴(kuò)散速度(晶粒尺寸、枝晶臂間距)。直接激冷鑄錠的加工：

均勻化處理后，后續(xù)熱加工可打碎鑄錠中的粗大組織，得到成分分布、晶粒大小更均勻的組織。對無沉淀強(qiáng)化的鋁合金所進(jìn)行的冷加工可得到強(qiáng)化，冷加工過程中可能還需進(jìn)行345～415℃的中間退火。第五十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六1.3.7鋁合金的熱處理工藝固溶處理應(yīng)在理想溫度下進(jìn)行，以使大部分合金元素完全固溶獲得單相組織。固溶溫度不能超過固相線溫度，以免過熱，甚至出現(xiàn)熔融化合物、晶粒長大將影響機(jī)械性能。吸收的氫原子可與內(nèi)部空洞結(jié)合，形成小氣孔或起泡。應(yīng)該盡量減少爐內(nèi)或熔池內(nèi)的水蒸汽。LiquationalongGBsduetooverheatingofanAl-Cu-MgalloyduringSTBlisteringonAlalloysurface,heat-treatedinahumidatmosphere⑴固溶處理第五十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六固溶處理后的合金淬火到室溫，以實(shí)現(xiàn)最大過飽和度，為隨后的時效做準(zhǔn)備。

①冷水淬火：用于高冷卻速度特別是厚斷面，但在薄斷面將發(fā)生扭曲（或淬火殘余應(yīng)力），這在時效時可松馳20～40％。TheeffectofminoradditionsofCrandZronthequenchsensitivityTensilestrengthasafunctionofquenchingrateinTcrit~290-400℃⑵淬火第五十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六②熱或沸水淬火以及風(fēng)冷淬火：冷卻速度較低，淬火應(yīng)力較小，其后的時效效果主要取決于合金系的淬火敏感性。但這可能導(dǎo)致粗顆粒的非均相成核。③鹽浴淬火:(180℃保溫一定時間然后冷卻到室溫)對高強(qiáng)度Al-Zn-Mg-Cu合金可實(shí)現(xiàn)快冷而降低殘余應(yīng)力。Heterogeneousnucleationoflargeparticlesinslow-quenchedandagedAl-Mg-Sialloy.⑶時效強(qiáng)化可熱處理強(qiáng)化鋁合金優(yōu)化性能的最后步驟：自然時效–室溫下進(jìn)行人工時效–在100～190℃進(jìn)行時效溫度和時間取決于合金系和最終的性能要求。一步時效:適用于高強(qiáng)度合金，8～24h；多步時效:適用于獲得較高抗腐蝕性能和較高韌性的合金第五十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六1.4.1純鋁的牌號舊標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)LG1、LG2、LG3、LG4、LG5L2、L3、L4、L6、L4-1、L5-18A06：Al：余量、Si≤0.55、Cu≤0.10、Mg≤0.10、Zn≤0.10、Mn≤0.10、Fe：0.000～0.500、FeSi：0.000～1.500注：單個:≤0.05;合計(jì):≤0.151A85、1A90、1A93、1A97、1A99、1060、1050A、1035、8A06、1A30、1100

LG1、LG2、LG3、LG4、LG5、L2、L3、L4、L6、L4-1、L5-11.4工業(yè)純鋁第五十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六序號牌號原牌號化學(xué)成分，%SiFeCuMnMgCrNiZnVTiZr其它Almin單個合計(jì)11A99LG50.0030.0030.005————————0.002—99.9921A97LG40.0150.0150.005————————0.005—99.9731A95—0.0300.0300.010————————0.005—99.9541A93LG30.0400.0400.010————————0.007—99.9351A90LG20.0600.0600.010————————0.01—99.9061A85LG10.080.100.01————————0.01—99.8571A80—0.150.150.030.020.02—V:0.050.03Ca:0.030.03—0.02—99.8081A80A—0.150.150.030.020.02——0.06Ca:0.030.02—0.02—99.8091070—0.200.250.040.030.03——0.04V:0.030.03—0.03—99.70101070AL10.200.250.030.030.03——0.07—0.03—0.03—99.70111370—0.100.250.020.010.020.01B:0.020.04Ca:0.03V+Ti:0.020.020.1099.70121060L20.250.350.050.030.03——0.05V:0.050.03—0.03—99.60131050—0.250.400.050.050.05——0.05V:0.050.03—0.03—99.50141050AL30.250.400.050.050.05——0.070.05—0.03—99.50151A50LB20.300.300.010.050.05——0.03Fe+Si:0.45—0.03—99.501613500.100.400.050.01—0.01Ca:0.030.05B:0.05V+Ti:0.020.030.1099.50171145

Si+Fe:0.550.050.050.05——0.05V:0.050.03—0.03—99.45181035L40.350.060.100.050.05——0.10V:0.050.03—0.03—99.35191A30L4.10.10～0.200.15～0.300.050.010.01—0.010.02—0.02—0.03—99.30201100L5-1Si+Fe:0.950.05～0.200.05———0.10(1)——0.050.1599.00211200L5Si+Fe:1.000.050.05-———0.10—0.05—0.050.1599.00221235

Si+Fe:0.650.050.050.05——0.10V:0.050.06—0.03—99.35第六十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六高純鋁：≥99.999℅

工業(yè)高純（精）鋁：99.95℅～99.996℅

工業(yè)純鋁：99.00℅～99.85℅高純鋁

牌號Al含量%SiFeCuPbZnGaTiCdAgIn總量

Al-0599.9992.82.82.80.51.00.51.00.20.20.210.0(ppm)

Al-05599.9995Si+Fe+Cu+Zn+Ti+Ga5.0(ppm)

重熔用工業(yè)高純鋁錠

牌號Al含量%FeSiCuZnTi其它雜質(zhì)每種總和

Al99.99699.9960.00100.00100.00150.0010.0010.0010.004Al99.99399.9930.00150.00130.00300.0010.0010.0010.007

Al99.9999.990.00300.00300.00500.0020.0020.0010.04

Al99.9599.950.020.020.010.0050.0020.0050.05重熔用工業(yè)純鋁錠(GB/T1196-2002)

牌號Al含量%FeSiCuGaMg其它每種總和

Al99.9099.900.0070.050.0050.0200.0100.0100.10

Al99.8599.850.120.080.0050.0300.0300.0150.15Al99.70A99.700.200.100.010.020.030.020.30

Al99.7099.700.200.120.010.030.030.030.30

Al99.6099.600.250.180.010.030.030.030.40

Al99.5099.500.300.250.020.030.050.030.50

Al99.0099.000.500.450.020.050.050.051.00第六十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六中國

(GB)國際

(ISO)美國

(AA)日本

(JIS)原蘇聯(lián)

(ΓOCT)德國

(DIN)英國

(BS)法國

(NF)1A99-11991N99AB000Al99.98RS1-1A90-10901N90AB1Al99.9--1A80Al99.81080A1080AB2Al99.81A-1070Al99.71070A1070A00Al99.7-1070A1060-1060A1060A0---1050AAl99.51050-A1Al99.51B1050A1100Al99.01100A1100A2Al99.03L5411001200-1200A1200-Al991C1200第六十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六1.4.2雜質(zhì)元素對純鋁組織及性能的影響

主要雜質(zhì)為Fe和Si，次要雜質(zhì)為Cu、Zn、Mn、Ni、Ti等。鐵在鋁中溶解度為0.052％、硅1.65％，隨溫度下降而急劇減小。Fe、Si含量及相對比例(鐵硅比)影響純鋁性能。少量鐵或硅就可形成FeAl3或β(Si)，降低純鋁塑性，針狀FeAl3影響更大。Fe、Si共存時，出現(xiàn)FeAl3、β(Si)相、α(Fe3SiAll2)及β(Fe2Si2Al9)。WFe>WSi，形成富Fe化合物α(Fe3SiAl12)。WSi>WFe，形成富Sip(Fe2Si2)，骨骼狀α(Fe3SiAll2)，枝條狀α(Fe3SiAll2)，粗針狀β(Fe2Si2Al9)。這些相又硬又脆，使鋁的塑性急劇下降。鋁中Fe/Si≥2～3；鐵硅比不當(dāng)，引起純鋁鑄錠產(chǎn)生裂紋。W(Fe+Si)小于0.65％時，WFe>WSi以減少鑄錠開裂傾向。W(Fe+Si)大于0.65％時，共晶數(shù)量增加，熱裂紋易被共晶液體充填而愈合。所以鐵硅比的影響小。FeAl3、α、β相的電位比鋁高，破壞了純鋁表面氧化膜的連續(xù)性，降低了純鋁的耐蝕性、導(dǎo)電性。第六十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六1.4.3純鋁的應(yīng)用高純鋁主要用于科研、化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)以及其它一些特殊用途。日常生活用品用1050A(L3)制造。大部分純鋁用于熔制鋁合金，有些純度不高的鋁有時也用來加工成各種半成品。1A50食品、化學(xué)和釀造工業(yè)用擠壓盤管，各種軟管，煙花粉

1A60要求抗蝕性與成形性均高的場合，但對強(qiáng)度要求不高，化工設(shè)備是其典型用途

1070用于加工需要有良好的成形性和高的抗蝕性但不要求有高強(qiáng)度的零件部件，例如化工產(chǎn)品、食品工業(yè)裝置與貯存容器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零部件、熱交換器、印刷板、銘牌、反光器具

1A45包裝及絕熱鋁箔，熱交換器

1A99電解電容器箔，光學(xué)反光沉積膜第六十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六超高純鋁：5N5（每種雜質(zhì)元素含量≤0.4ppm），導(dǎo)電性、延展性和抗蝕性比原鋁更好，廣泛用于電子工業(yè)及航空航天等。半導(dǎo)體制造業(yè)用濺射靶材：制造芯片時，等離子態(tài)鋁沉積于硅片上形成一層鋁膜，隨后在膜上涂一層感光性樹脂，經(jīng)曝光腐蝕掉無用的部位，而保留的極窄的鋁條便是所需的導(dǎo)電體。

集成電路配線：痕量雜質(zhì)鈾與釷釋放的α粒子，造成集成電路出現(xiàn)故障，使程序失誤與混亂。超高純鋁5N2U+Th<5ppb（wt%）、超高純鋁5N5U+Th<1ppb超導(dǎo)電纜穩(wěn)定化材料：5N2及5N5，平板顯示器用濺射靶材。電氣電子材料：5N2超純鋁用于制造光電子存儲媒體，如CD、CD-ROM、CD-RW、數(shù)據(jù)盤、DVD等。光盤中用5N超純鋁濺射膜作為光反射層。pmpart

perthousand千分之一；ppmpart

permillion百萬分之一；ppbpartperbillion10億分之一；pptpartpertrillion萬億分之一超高純鋁第六十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六1.5.1鋁合金的牌號、分類與應(yīng)用1.5鋁合金形變鋁合金：相圖中D點(diǎn)以左的部分。該類鋁合金加熱至固溶線FD以上時能形成單相α固溶體，塑性好，適用于壓力加工成形。不能熱處理強(qiáng)化的形變鋁合金：相圖中F點(diǎn)以左的部分，組織為單相固溶體，且其溶解度不隨溫度而變化，無法進(jìn)行熱處理強(qiáng)化；可熱處理強(qiáng)化的形變鋁合金：相圖中F和D之間的形變鋁合金，固溶體的溶解度隨著溫度而顯著變化，可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。鑄造鋁合金：相圖中D點(diǎn)以右的部分，有共晶鋁合金、亞共晶鋁合金和過共晶鋁合金之分。按鋁合金所處相圖的位置分類：形變鋁合金、鑄造鋁合金純鋁中加入適量其它元素如Si、Cu、Mg、Zn等即為鋁合金第六十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六舊標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)按鋁合金加入合金元素種類分類：按加入合金元素后鋁合金的性能特點(diǎn)分類：第六十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六包覆鋁7A01、1A50

LB1、LB2防銹鋁5A02、5A03、5A05、5B05、5A06、5A12、5B06、5A13、5A33、5A43、3A21、5083

LF2、LF3、LF5、LF10、LF6、LF12、LF14、LF13、LF33、LF43、LF21、LF5-1硬鋁2A01、2A02、2A04、2B11、2B12、2A10、2A11、2A12、2A06、2A16、2A17

LY1、LY2、LY4、LY8、LY9、LY10、LY11、LY12、LY6、LY16、LY17鍛鋁6A02、6B02、6070、2A50、2B50、2A70、2A80、2A90、2A14、4A11、6061、6063

LD2、LD2-1、LD2-2、LD5、LD6、LD7、LD8、LD9、LD10、LD11、LD30LD31超硬鋁7A03、7A04、7A09、7A10、7003

LC3、LC4、LC9、LC10、LC12特殊鋁4A01、4A13、4A17、5A41、5A66

LT1、LT13、LT17、LT41、LT66新舊牌號對照第六十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六1.5.2變形鋁合金

⑴不能熱處理強(qiáng)化變形鋁合金這類鋁合金不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。性能特點(diǎn)：優(yōu)良的抗腐蝕性能，又稱為防銹鋁合金，簡稱為防銹鋁。良好的塑性與焊接性，適宜壓力加工和焊接。強(qiáng)度較低，為了提高其強(qiáng)度，可用冷加工方法使其強(qiáng)化。切削加工工藝性能差，適用制作焊接管道、容器、鉚釘以及其它冷變形零件。防銹鋁合金：鋁-鎂系合金5AXX、鋁-錳系合金3AXX。第六十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六鋁錳防銹鋁合金錳的作用：鋁中的最大溶解度為1.82%。錳和鋁形成的金屬間化合物MnAl6的沉淀強(qiáng)化效應(yīng)小，但其彌散析出質(zhì)點(diǎn)可阻止晶粒長大，細(xì)化晶粒。錳溶于α相起固溶強(qiáng)化作用，減慢擴(kuò)散速度，提高再結(jié)晶溫度。3A21合金：含錳1.0-1.6%，顯微組織為含錳的α固溶體和彌散分布的MnAl6質(zhì)點(diǎn)，有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的塑性。在大氣和海水中與純鋁的耐蝕性相當(dāng)，有良好的工藝性能，在航空工業(yè)中用于承受深沖加工而受力不大的零件，如油箱、潤滑油導(dǎo)管、鉚釘?shù)攘慵?，以及建筑?gòu)件。處理狀態(tài)Rm/MPaRel/MPaA11.3/%M（退火）Y2（半硬）Y（硬）12716721649127176231053A21合金的力學(xué)性能（不小于）第七十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六防銹鋁合金：5A02、5A03、5A05、5B05、5A06、5A12、5B06、5A13、5A33、5A43、3A21、5083

LF2、LF3、LF5、LF10、LF6、LF12、LF14、LF13、LF33、LF43、LF21、LF5-15A05:5%Mg、0.3～0.6%Mn:270MPa、18%（退火態(tài)）5A02飛機(jī)油箱與導(dǎo)管，焊絲，鉚釘，船舶結(jié)構(gòu)件

5A03中等強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)，冷沖壓零件，焊接容器，焊絲5A05焊接結(jié)構(gòu)件，飛機(jī)蒙皮骨架

5A06焊接結(jié)構(gòu)，冷模鍛零件，容器，飛機(jī)蒙皮骨部件

5A12焊接結(jié)構(gòu)件，防彈甲板3A21飛機(jī)油箱、油路導(dǎo)管、鉚釘線材等；建筑材料與食品的工業(yè)裝備等第七十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑵熱處理強(qiáng)化變形鋁合金①硬鋁合金2AXX

Al-Cu-Mg系硬鋁稱為普通硬鋁；Al-Cu-Mn系硬鋁稱為耐熱硬鋁?？赏ㄟ^熱處理（固溶＋時效）強(qiáng)化，也可形變強(qiáng)化。Al-Cu-Mg合金：有四種金屬間化合物，其中有兩個強(qiáng)化相，即θ(CuAl2)相和S(CuMgAl2)相；還有兩個T(Al6CuMg4)相與β（Mg5Al6）相。S相有很高的穩(wěn)定性和沉淀強(qiáng)化效果，其室溫和高溫強(qiáng)化作用均高于θ相。硬鋁的缺點(diǎn)：抗蝕性差，合金中含有大量的銅，而含銅固溶體和化合物的電極電位均高于晶界，因此易產(chǎn)生晶界腐蝕，使用過程中需采取包鋁陰極保護(hù)、噴漆等防腐措施；固溶處理溫度范圍窄，如2A12為495～503℃，低于該溫度時固溶體的過飽和度不足，影響時效效果；高于該溫度時，又易產(chǎn)生晶界熔化。

硬鋁具有優(yōu)良的加工工藝性能，可加工成板、管、棒、線、型材等，用于制作飛機(jī)蒙皮、壁板、隔框等。第七十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六2A01≤100℃的結(jié)構(gòu)鉚釘

2A02200~300℃的渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的軸向壓氣機(jī)葉片

2A06150~250℃的飛機(jī)結(jié)構(gòu)及125~250℃的航空器結(jié)構(gòu)鉚釘

2A10強(qiáng)度比2A01高，用于制造≤100℃的航空器結(jié)構(gòu)鉚釘

2A11飛機(jī)的中等強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件、螺旋槳葉片、交通運(yùn)輸工具與建筑結(jié)構(gòu)件。航空器的中等強(qiáng)度的螺栓與鉚釘

2A12

航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、鉚釘?shù)龋ㄖc交通運(yùn)輸工具結(jié)構(gòu)件

2A14形狀復(fù)雜的自由鍛件與模鍛件

2A16250~300℃的航天航空器零件，室溫及高溫工作的焊接容器與氣密座艙

2A17225~250℃的航空器零件

2A50形狀復(fù)雜的中等強(qiáng)度零件

2A60航空器發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)輪、導(dǎo)風(fēng)輪、風(fēng)扇、葉輪等

2A70飛機(jī)蒙皮，航空器發(fā)動機(jī)活塞、導(dǎo)風(fēng)輪、輪盤等

2A80航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片、葉輪、活塞、漲圈及其他工作溫度高的零件

2A90航空發(fā)動機(jī)活塞2A01、2A02、2A04、2B11、2B12、2A10、2A11、2A12、2A06、2A16、2A17

LY1、LY2、LY4、LY8、LY9、LY10、LY11、LY12、LY6、LY16、LY17第七十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六②鍛鋁合金

Al-Mg-Si系合金（4AXX）：制造形狀復(fù)雜的型材和鍛件，如飛機(jī)和發(fā)動機(jī)中工藝性和耐蝕性要求較高的零件；有較嚴(yán)重的停放效應(yīng):淬火后不立即時效處理，則會降低人工時效強(qiáng)化效果。Al-Cu-Mg-Si系合金（2AXX）：制造形狀復(fù)雜、承受中等載荷的各類大型鍛件和模鍛件，但該類合金有應(yīng)力腐蝕和晶界腐蝕的傾向，不宜作薄壁零件；為減輕停放效應(yīng)，將銅加入合金，合金中還可以出現(xiàn)θ(CuAl2)和S(CuMgAl2)相起補(bǔ)充強(qiáng)化作用，提高合金強(qiáng)度。Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金（6AXX）：因含有較多的Fe、Ni，因而具有較高的耐蝕性能，適宜于制造發(fā)動機(jī)的活塞、汽輪機(jī)葉片等耐高溫和耐腐蝕的零件。鍛鋁有Al-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Fe-Ni等合金系。該類合金的合金元素種類多而含量少，具有良好的熱塑性和鍛造性，并可熱處理強(qiáng)化。第七十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六6005擠壓型材與管材，用于要求強(qiáng)度較高的結(jié)構(gòu)件，如梯子、電視天線

6009汽車車身板

6010薄板，汽車車身

6061用于一定強(qiáng)度、可焊性與抗蝕性高的各種工業(yè)結(jié)構(gòu)件，如卡車、塔式建筑、船舶、電車、家具、機(jī)械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材

6063建筑型材，灌溉管材以及供車輛、臺架、家具、欄柵等用的擠壓材料

6066鍛件及焊接結(jié)構(gòu)件的擠壓材料

6070重載焊接結(jié)構(gòu)與汽車工業(yè)用的擠壓材料與管材

6101公共汽車用高強(qiáng)度棒材、電導(dǎo)體與散熱器材等

6201高強(qiáng)度導(dǎo)電棒材與線材

6205厚板、踏板與耐高沖擊的擠壓件

6262要求抗蝕性優(yōu)于2011和2017合金的有螺紋的高應(yīng)力零件

6351車輛的擠壓結(jié)構(gòu)件，水、石油等的輸送管道

6463建筑與各種器具型材，以及經(jīng)陽極氧化處理后有明亮表面的汽車裝飾件

6A02飛機(jī)發(fā)動機(jī)零件，形狀復(fù)雜的鍛件與模鍛件

6A02、6B02、6070、2A50、2B50、2A70、2A80、2A90、2A14、4A11、6061、6063

LD2、LD2-1、LD2-2、LD5、LD6、LD7、LD8、LD9、LD10、LD11、LD30、LD31第七十五頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六③超硬鋁合金7AXX

屬于鋁鋅鎂銅系合金。鋅、鎂為主要合金元素，有時還加入少量銅、錳、鉻、鈦等元素；合金中的強(qiáng)化相η(MgZn2)和T(Al2Mg3Zn3)相高溫溶解于α固溶體，低溫產(chǎn)生強(qiáng)烈的時效強(qiáng)化效應(yīng)。加入的銅可改善抗應(yīng)力腐蝕性能，形成S(Al2CuMg)和θ(CuAl2)相起補(bǔ)充強(qiáng)化作用，還可提高沉淀強(qiáng)化相的彌散度，消除晶界網(wǎng)狀脆性相，改善晶界腐蝕傾向。但銅降低超硬鋁的焊接性，故一般超硬鋁采用鉚接和粘接。

超硬鋁Rm達(dá)600～700MPa，韌性高；熱處理強(qiáng)化效果（固溶＋時效）最顯著，熱塑性好，易加工成形；但缺口敏感性大，疲勞極限低，應(yīng)力集中敏感，應(yīng)力腐蝕傾向較大，其耐熱性低于硬鋁，高溫下軟化快，只能在120℃以下使用。用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料如翼梁、蒙皮。第七十六頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六7A03、7A04、7A09、7A10、7003

LC3、LC4、LC9、LC10、LC127A04：5.0~7.0%Zn、1.4~2.0%Cu、1.8~2.8%Mg、0.2~0.6%Mn。Rm：600MPa，A≥9%7A09用于制造飛機(jī)中要求強(qiáng)度高、抗腐蝕性強(qiáng)的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件

7A04飛機(jī)蒙皮、螺釘、以及受力構(gòu)件如大梁桁條、隔框、翼肋、起落架等第七十七頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六合金類別代號主要化學(xué)成分,%熱處理機(jī)械性能CuMgMn其它Rm

MPaA

%HB防銹鋁5A054.5~5.50.3~0.6退火27018703A211.0~1.61702330硬鋁2A012.2~3.00.2~0.5固溶處理+自然時效30024702A113.8~4.80.4~0.80.4~0.8420181002A123.8~4.91.2~1.80.3~0.948011131超硬鋁7A041.4~2.01.8~2.80.2~0.6Zn5.0~7.0固溶處理+人工時效600121507A062.2~2.82.5~3.20.2~.5Zn7.6~8.66807190鍛鋁5A501.8~2.60.4~0.80.4~0.8Si0.7~1.2420131055A701.9~2.51.4~1.8Ni1~1.5Fe1.0~1.5440131205A103.9~4.80.4~0..80.4~1.0Si0.5~1.248010135典型鋁合金固溶時效后的性能第七十八頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六舊標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)加工狀態(tài)第七十九頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六鑄造有色金屬及其合金牌號表示方法統(tǒng)一如下:①鑄造有色純金屬的牌號為

Z+該金屬元素符號+純度百分含量數(shù)字。如ZAl99.5。②鑄造有色合金的牌號為

Z+基體元素符號+主要合金元素符號及其名義百分含量數(shù)字+其他合金元素符號及其百分含量數(shù)字?；旌舷⊥猎胤栍肦E表示。如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。鑄造鋁合金的代號用“鑄鋁”二字的漢語拼音第一個大寫字母“ZL”加三位數(shù)字表示:第一位數(shù)表示合金系別：1為鋁硅系合金；2為鋁銅系合金；3為鋁鎂系合金；4為鋁鋅系合金。第二、三位數(shù)字表示合金的順序號。如ZL111表示11號鋁硅系鑄造鋁合金。1.5.3鑄造鋁合金第八十頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六鑄造鋁合金鋁鋅系合金鋁鎂系合金鋁銅系合金鋁硅系合金鑄造、機(jī)械性能良好高溫強(qiáng)度高（耐熱），易腐蝕強(qiáng)度、塑性高，耐腐蝕，鑄造時易氧化強(qiáng)度高，易腐蝕，價格低③鑄造鋁合金的分類第八十一頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六⑴鋁-硅鑄造合金簡單硅鋁明

簡單二元鋁硅合金ZAlSi12（ZL102）是硅含量11～13％的合金，組織為（α+Si）共晶體和少量的板塊狀初晶硅，初晶硅及共晶硅均為粗大的針狀硅。合金Rm≤140MPa，A≤3％。澆注前對鋁合金熔體進(jìn)行變質(zhì)處理(金屬總重量2～3％的變質(zhì)劑)，粗大的針狀共晶硅細(xì)化成細(xì)小條狀或點(diǎn)狀，并在組織中出現(xiàn)初晶α固溶體。變質(zhì)處理后ZL102合金的Rm達(dá)180MPa，延伸率明顯提高。

變質(zhì)劑：2/3NaF+1/3NaCl或25％NaF+62％NaCl+13%KCl。鋁-硅鑄造合金具有極好的流動性，鑄造收縮率小和優(yōu)良的焊接性、抗蝕性以及足夠的機(jī)械性能。但合金致密度較小，適合制造強(qiáng)度要求不太高的、形狀復(fù)雜的鑄件，如儀表殼體等。第八十二頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六未變質(zhì)處理

經(jīng)變質(zhì)處理

ZL102的鑄態(tài)組織577℃12.7%第八十三頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六活塞(裙部為鋁硅合金)用于制造飛機(jī)、儀表、電動機(jī)殼體、汽缸體、風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)動機(jī)活塞等。

特殊硅鋁明簡單硅鋁明的基礎(chǔ)上加入適當(dāng)合金元素Cu、Mn、Mg、Ni等元素，發(fā)展成能時效強(qiáng)化的鋁合金，稱為特殊硅鋁明，具有良好的鑄造性和較高的抗蝕性及足夠的強(qiáng)度，如ZL108、ZL109是我國目前常用的鑄造鋁活塞的材料。

第八十四頁，共九十七頁，編輯于2023年，星期六合金牌號合金代號主要元素(質(zhì)量分?jǐn)?shù))(%)SiCuMgMnTiAlZAlSi7MgZL1016.5～7.50.25～0.45余量ZAlSi7MgAZL101A6.5～7.50.25～0.450.08～0.20余量ZAlSi12ZL10210.0～13.0余量ZAlSi9MgZL1048.0～10.50.17～0.350.2～0.5余量ZAlSi5Cu1MgZL1054.5～5.51.0～1.50.4～0.6余量ZAlSi5Cu1MgAZL105A4.5～5.51.0～1.50.4～0.55余量ZAlSi8Cu1MgZL1067.5～8.51.0～1.50.3～0.50.3～0.50.10～0.25余量ZAlSi7Cu4ZL1076.5～7.53.5～4.5余量ZAlSi12Cu2Mg1ZL10811.0～13.01.0～2.00.4～1.00.3～0.9余量ZAlSi12Cu1Mg1Ni1ZL10911.0～1