铝及铝合金ppt课件.ppt

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1、第1章 铝及铝合金,1.1 概述1.2 工业纯铝1.3 铝合金1.4 铝合金应用,1.1 概述,1825年由丹麦化学家奥斯德发现。1827年德国化学家武勒重复了奥斯德的实验，并不断改进制取铝的方法。1854年德国化学家德维尔用钠代替钾还原氯化铝，制得铝锭。地壳中含量7%以上，在全部化学元素中含量占第三位(仅次于氧和硅)，在全部金属元素中占第一位。铝呈银白色，密度2.702g/cm3，熔点660.37，沸点2467。铝热法：用铝从其它氧化物中置换金属。如： 8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe+795千卡高温下铝也与非金属反应，亦溶于酸或碱中。但与水、硫化物，浓硫酸、任何浓度的醋酸，以及一

2、切有机酸类均无作用。铝以化合态存在于各种岩石或矿石里，如长石、云母、高岭土、铝土矿、明矾。铝由其氧化物与冰晶石（Na3AlF6）共熔电解制得。纯铝大量用于电缆、日用器皿；其合金质轻而坚韧，是制造飞机、火箭、汽车的结构材料。,1.2 工业纯铝,1.2.1 纯铝的特性铝：原子序数为13，原子量为26.98，面心立方结构，熔点660，密度2.702 ，晶格常数4.05，原子直径2.86 ，标准电极电位1.67V高的耐大气腐蚀性：铝在大气中极易和氧作用生成一层牢固致密的氧化膜，厚度约为50100 ，可防止铝继续氧化；即使在熔融状态，仍然能维持氧化膜的保护作用。因此，铝在大气环境中是抗蚀的。Al2O3膜

3、具有酸、碱两重性，因此，纯铝除在氧化性的浓硝酸(8098)中有极高的稳定性外(优于NiCr系不锈钢)，在硫酸、盐酸、碱、盐和海水中均不稳定。良好的低温性能、无低温脆性：在摄氏零度以下随着温度的降低，其强度和塑性提高。高的导电性：位于银、铜、金之后。高的导热性：热交换器。无磁性：冲击不产生火花，用于制作如仪表材料、电气设备的屏蔽材料，易燃、易爆物的生产器材等。低强度、高塑性：强度为 80MPa130MPa， 延伸率3050 % ，铝箔。,1.2.2 铝中杂质 主要杂质为Fe和Si，其次有Cu、Zn、Mn、Ni、Ti等。 Fe、Si含量及相对比例(铁硅比)对纯铝性能有很大影响。 共晶温度时的极限溶

4、解度，铁0.052 、硅1.65，并随温度下降而急剧减小。铝中存在很少的铁或硅时就出现FeAl3或(Si)，它们性质硬脆，使纯铝塑性变差，尤其针状的FeAl3影响更甚。 Fe、Si共存时，出现FeAl3和(Si)相、(Fe3SiAll2)及(Fe2Si2Al9) 。WFeWSi，富Fe化合物(Fe3SiAl12)。WSiWFe，富Si p(Fe2Si2)，骨骼状(Fe3SiAll2)，枝条状(Fe3SiAll2)，粗针状(Fe2Si2Al9)。这些相又硬又脆，使铝的塑性急剧下降，后者尤为严重。 硅含量控制要求更严格，Fe：Si23。铝中铁硅比不当时，会引起纯铝铸锭产生裂纹。W(Fe+Si)小于

5、0.65时， WFeWSi以减少铸锭开裂倾向。W(Fe+Si)大于0.65时，共晶数量增加，热裂纹易被共晶液体充填而愈合。所以铁硅比的影响减小。 FeAl3、相的电位比铝高，破坏了纯铝表面氧化膜的连续性，因而降低了纯铝的耐蚀性，同时也降低了纯铝的导电性。,1.2 工业纯铝,1.2 工业纯铝,1.2.3 纯铝的牌号,旧标准,新标准,LG1、LG2、LG3、LG4、LG5L2、L3、L4、L6、L4-1、L5-1,8A06： Al ：余量、Si 0.55、Cu 0.10、 Mg0.10、 Zn0.10、 Mn0.10、 Fe： 0.000 0.500、Fe Si： 0.000 1.500 注：单个

6、:0.05;合计:0.15,1A85、1A90、1A93、1A97、1A99、1060、1050A、1035、8A06、 1A30、1100LG1、LG2、 LG3、 LG4、 LG5、 L2、 L3、 L4、 L6、 L4-1、L5-1,高纯铝： 99.999工业高纯铝： 99.9599.996工业纯铝： 99.0099.85,高纯铝牌号 Al含量% Si Fe Cu Pb Zn Ga Ti Cd Ag In 总量Al-05 99.999 2.8 2.8 2.8 0.5 1.0 0.5 1.0 0.2 0.2 0.2 10.0 (ppm) Al-055 99.9995 Si+Fe+Cu+Zn

7、+Ti+Ga 5.0(ppm),工业高纯铝 牌 号 Al含量% Fe Si Cu Zn Ti 其它杂质每种 总和Al99.996 99.996 0.0010 0.0010 0.0015 0.001 0.001 0.001 0.004Al99.993 99.993 0.0015 0.0013 0.0030 0.001 0.001 0.001 0.007Al99.99 99.99 0.0030 0.0030 0.0050 0.002 0.002 0.001 0.04Al99.95 99.95 0.02 0.02 0.01 0.005 0.002 0.005 0.05,工业纯铝 牌号 Al含量% F

8、e Si Cu Ga Mg 其它每种 总和Al99.85 99.85 0.12 0.08 0.005 0.030 0.030 0.015 0.15Al99.80 99.80 0.15 0.10 0.01 0.03 0.03 0.02 0.20Al99.70 99.70 0.20 0.13 0.01 0.03 0.03 0.03 0.30Al99.60 99.60 0.25 0.18 0.01 0.03 0.03 0.03 0.40Al99.50 99.50 0.30 0.25 0.02 0.03 0.05 0.03 0.50Al99.00 99.00 0.50 0.45 0.02 0.05 0

9、.05 0.05 1.00,1.2 工业纯铝,1.2 工业纯铝,1.2.4 纯铝的应用,高纯铝主要用于科研、化学工业、电子工业以及其它一些特殊用途。日常生活用品用1050A(L3)制造。大部分纯铝用于熔制铝合金，有些纯度不高的铝有时也用来加工成各种半成品。,1A50 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉 1A60 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途 1070 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1A45

10、包装及绝热铝箔，热交换器 1A99 电解电容器箔，光学反光沉积膜,超高纯铝： 5N5-6N的超高纯铝（每种杂质的最大含量0.4ppm） 比原铝更好的导电性、延展性、反射性和抗腐蚀性，在电子工业及航空航天等领域有着广泛的用途。半导体制造业用溅射靶材：制造芯片时，等离子态铝沉积于硅片上形成一层薄而均匀、缺陷极少的铝膜，随后在膜上涂一层感光性树脂，经曝光腐蚀掉无用的部位(未感光的树脂) ，而保留的极窄的铝条便是所需的导电体。集成电路配线：超高纯铝中的痕量杂质铀与钍是越少越好，因为它们是放射性元素，在不断释放粒子，造成集成电路出现故障，使程序失误与混乱。 超高纯铝5N2 U+Th5ppb（wt%）、超

11、高纯铝5N5 U+Th1ppb（wt%）超导电缆稳定化材料 ：5N2及5N5靶材应用于平板显示器用溅射靶材。电气电子材料 ：5N2超纯铝用于制造光电子存储媒体，如CD、CD-ROM 、CD-RW、数据盘或微型盘、DVD银盘等。在银盘中用5N超纯铝溅射膜作为光反射层。,m part per thousand 千分之一；ppm part per million 百万分之一；ppb part per billion 10亿分之一 ； ppt part per trillion 万亿分之一,1.2 工业纯铝,2.2.1 铝合金的牌号、分类与应用,2.2 铝合金,形变铝合金：相图中D点以左的部分。该类铝

12、合金加热至固溶线FD以上时能形成单相固溶体，塑性好，适用于压力加工成形。不能热处理强化的形变铝合金：相图中F点以左的部分，组织为单相固溶体，且其溶解度不随温度而变化，无法进行热处理强化；可热处理强化的形变铝合金：相图中F和D之间的形变铝合金，固溶体的溶解度随着温度而显著变化，可进行热处理强化。铸造铝合金：相图中D点以右的部分，有共晶铝合金、亚共晶铝合金和过共晶铝合金之分。,按铝合金所处相图的位置分类：铝合金: 形变铝合金、铸造铝合金,纯铝中加入适量其它元素如Si、Cu、Mg、Zn等即为铝合金,2.2 铝合金,2.2.1 铝合金的牌号、分类与应用,旧标准,新标准,按铝合金加入合金元素种类分类：,

13、按加入合金元素后铝合金的性能特点分类：,新旧牌号对照,2.2.1 铝合金的牌号、分类与应用,2.2 铝合金,防锈铝合金：,5A02、5A03、5A05、5B05、5A06、 5A12、 5B06、5A13、5A33、5A43、3A21、5083 LF2、 LF3、 LF5、 LF10、LF6、 LF12、 LF14、LF13、LF33、LF43、LF21、LF5-1,主加元素为Mn或Mg，形成Al-Mg5或Al-Mn3 Mg：是固溶强化和降低密度，对耐蚀性能的影响较小； Mn：提高合金的抗蚀能力和固溶强化。该类合金为单相固溶体，具有较强的抗腐蚀能力以及较好的冷变形能力和焊接性能，不能时效强化，

14、但可形变强化。5A05: 5%Mg、0.30.6%Mn: 270MPa、18%（退火态）3A21: 1.01.6%Mn: 170MPa、23% （退火态）,2.2.1 铝合金的牌号、分类与应用,2.2 铝合金,5A02 飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件 5A03 中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可代替5A02 5A05 焊接结构件，飞机蒙皮骨架 5A06 焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件 5A12 焊接结构件，防弹甲板3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等,2.2 铝合金,Al-Cu合金中再加合金元素Mg或Mn形成的Al-

15、Cu-Mg和Al-Cu-Mn系铝合金。 Al-Cu-Mg系硬铝称为普通硬铝 Al-Cu-Mn系硬铝称为耐热硬铝 硬铝可通过热处理（固溶时效）强化，也可形变强化。 硬铝存在两点不足，一是抗蚀性差，由于合金中含有大量的铜，而含铜固溶体和化合物的电极电位均高于晶界，因此易产生晶界腐蚀，使用过程中需采取包铝阴极保护、喷漆等防腐措施。二是硬铝的固溶处理温度范围窄。如2A12（ LY12 ）为495503。低于该温度时固溶体的过饱和度不足，影响时效效果；高于该温度时，又易产生晶界熔化。2A12： 3.84.9%Cu、 1.21.8%Mg、 0.40.8%Mn：480MPa、10%（固溶+时效）,硬铝合金,

16、2A01、2A02、2A04、2B11、 2B12、 2A10、2A11、 2A12、 2A06、2A16、2A17 LY1、 LY2、 LY4、 LY8、 LY9、 LY10、LY11、LY12、 LY6、 LY16、LY17,2.2.1 铝合金的牌号、分类与应用,2A01 100 的结构铆钉 2A02 200300的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片 2A06 150250的飞机结构及125250的航空器结构铆钉 2A10 强度比2A01高，用于制造100的航空器结构铆钉 2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构 件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉 2A12 航空器蒙

17、皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件 2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件 2A16 250300的航天航空器零件，室温及高温工作的焊接容器与气密座舱 2A17 225250的航空器零件 2A50 形状复杂的中等强度零件 2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等 2A70 飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等 2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件 2A90 航空发动机活塞,2.2 铝合金,硬铝合金,2.2.1 铝合金的牌号、分类与应用,2.2 铝合金,超硬铝合金,7A03、7A04、7A09、7A10、7003 LC3、 L

18、C4、 LC9、 LC10、LC12,为Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量的铬和锰。形变铝合金中力学性能最高，抗拉强度达600700MPa。超硬铝的热处理强化效果（固溶时效）最显著，热塑性好，易加工成形，但缺口敏感性大，疲劳极限低，抗蚀性差，高温下软化快。7A04： 5.07.0 %Zn 、1.42.0%Cu、 1.82.8%Mg、 0.20.6%Mn 600MPa、9%,7A09 用于制造飞机中要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件 7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等,2.2.1 铝合金的牌号、分类与应用,2.2 铝合金,锻造铝合金,6A02、 6B

19、02、 6070、 2A50、2B50、2A70、2A80、2A90、2A14、4A11、6061、 6063LD2、 LD2-1、LD2-2、LD5、LD6、 LD7、 LD8、 LD9、LD10、LD11、LD30、LD31,锻铝有Al-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Fe-Ni等合金系。该类合金的合金元素种类多而含量少，具有良好的热塑性和锻造性，并可热处理强化。Al-Mg-Si系合金：宜于制造形状复杂的型材和锻件，如飞机和发动机中工艺性和耐蚀性要求较高的零件；Al-Cu-Mg-Si系合金：用于制造形状复杂、承受中等载荷的各类大型锻件和模锻件，但该合金有应力腐蚀和晶界

20、腐蚀的倾向，不宜作薄壁零件；Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金：因含有较多的Fe、Ni，因而具有较高的耐蚀性能，适宜于制造发动机的活塞、汽轮机叶片等耐高温和耐腐蚀的零件。,2.2.1 铝合金的牌号、分类与应用,6005 挤压型材与管材，用于要求强度较高的结构件，如梯子、电视天线 6009 汽车车身板 6010 薄板，汽车车身 6061 用于一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构件，如卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材 6063 建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料 6066 锻件及焊接结构件的挤压材料 6070 重载焊接结构与

21、汽车工业用的挤压材料与管材 6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等 6201 高强度导电棒材与线材 6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件 6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件 6351 车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道 6463 建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件 6A02 飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件,锻造铝合金,2.2 铝合金,2.2.1 铝合金的牌号、分类与应用,典型铝合金固溶时效后的性能,2.2.1铝合金的牌号、分类与应用,2.2 铝合金,旧标准,2.2 铝合金,新标准,2.2.1 铝合金的牌号、分

22、类与应用,加工状态,2.2.2 铝合金的强化,2.2 铝合金,固溶强化、沉淀强化、过剩相强化、细晶强化、冷变形强化,固溶强化 ： 无限互溶合金系的组元间具有相似的物理化学性质、原子尺寸差异小，固溶体晶格畸变程度较低，因而固溶强化效果不大。如铝锌、铝银合金系，固溶强化作用差，因此，Al-Zn、Al-Ag简单二元合金没有实用价值。 固溶强化效果主要取决于基体金属与合金元素原子半径差别的大小，原子半径差别越大，强化效果越明显，采用溶解度超过1的其他几个元素，如Al-Mg，Al-Cu、A1-Mn、A1-Si合金系有实用价值。 用多元少量合金化来形成新的强化相或改变沉淀硬化特性，使固溶强化效果更大，如A

23、l-Cu-Mg系，可形成CuAl2(相)、Al，CuMg(S相)等强化相，从而使合金获得显著强化。,沉淀强化(时效强化) ： 铝合金固溶强化效果有限，要想获得高强度，必须配以时效强化处理。合金元素在铝中要有较大的极限溶解度，其溶解度随温度的降低而急剧减小，时效过程中形成均匀、弥散分布的共格或半共格过渡相，这种相在基体中能造成较强烈的应变场，提高对位错运动的阻力，从而提高合金的强度。 可热处理强化铝合金：A1-Cu-Mg、Al-Mg-Si和Al-Zn-Mg系。,过剩相强化： 加入铝中的合金元素量超过其极限溶解度时，固溶加热后便有一部分不能溶入固溶体的第二相出现，称之为过剩相。 铝合金中的过剩相多

24、为硬而脆的金属间化合物，在合金中起阻碍位错滑移的作用，使强度、硬度提高，而塑性、韧性降低。 Al-Si共晶铸造合金的主要强化手段是靠过剩相强化。随着硅含量增加，过剩相的数量增多，合金的强度、硬度相应提高。但硅含量不能超过共晶成分太多，以免出现多角形的板块状初晶硅，导致强度和塑性的急剧降低。,细晶强化： 铝合金中添加微量合金元素使铝合金固溶体基体和过剩相组织细化，以提高铝合金机械性能，这是细晶强化。 铸造铝合金：加入微量元素(变质剂)进行变质处理来细化铸态组织。变质处理适用于不能热处理强化或强化效果不大的铝合金。如铸造铝硅合金中加入微量钠或钠盐或者锑等变质剂进行变质处理，细化组织，可以显著提高强

25、度和塑性；铸造铝合金中加入少量锰、铬或钴等使杂质铁的板块状或针状化合物AlFeSi细化，从而提高塑性。 变形铝合金中添加微量钛、锆、铍以及稀土元素，能形成难熔化合物，合金结晶过程时作为非自发晶核，起到细化晶粒作用，提高合金的强度和塑性。例如铝锰合金中添加0.020.3Ti可细化组织。,2.2.2 铝合金的强化,2.2 铝合金,2.2.3 铝合金的固溶时效强化(固溶时效强化机制及步骤),2.2 铝合金,固溶处理： 通过高温加热使铝合金中的强化相溶入基体，随后快冷以抑制强化相在冷却过程中重新析出，以获得铝基过饱和固溶体的过程。时效处理： 过饱和固溶体在室温下放置一段时间或加热到一定温度保温一定时间

26、后，基体中析出新相的过程。 自然时效：过饱和固溶体在室温下放置一段时间的时效 人工时效：过饱和固溶体加热到一定温度保温一定时间的时效,固溶时效处理的一般步骤,固溶处理： 将合金加热到固溶线以上、固相线以下温度保温，获得成分均匀的固溶体组织。淬火： 将固溶处理后的工件快冷到较低温度，得到过饱和单相固溶体。（与钢淬火组织不同）时效： 使过饱和固溶体中析出细小弥散沉淀相的过程。 自然时效：室温下时效； 人工时效：在高于室温（固溶温度与室温之差的15到25）进行时效。,2.2.3 铝合金的固溶时效强化,2.2 铝合金,Al4%Cu 铸态组织及淬火态组织,2.2.3 铝合金的固溶时效强化,2.2 铝合金

27、,脱溶（或沉淀）：从过饱和固溶体中析出一个成分不同的新相或由溶质 原子富集形成的亚稳区过渡相的过程，属于固态相变。,具有固溶度变化的相图，从单相区进入到两相区时都会发生脱溶沉淀以AlCu合金为例： 过饱和固溶体随着时效时间的延长，将发生下列析出过程： 过 GP区 其中 GP区、为亚稳定相 （ 也可称为GP2区） 随着时效时间的延长，组织变化过程为：过 GP区 ,过饱和固溶体的时效分解产物,2.2.3 铝合金的固溶时效强化,2.2 铝合金,G.P区G.P区： 1938年，A.Guinier和G.D.Prestor各自独立用X射线结构分析方法发现：AlCu合金单晶体自然时效时在基体的100面上发生

28、了铜原子偏聚，构成了富铜的圆盘形片（约含铜90）即G.P区。G.P区的形状与尺寸： 在电子显微镜下呈圆盘状，直径约510nm，厚约0.40.6nm，数量约10141016/cm3,G.P区的晶体结构与界面： 溶质原子富集区(90% Cu)在母相100晶面上形成，点阵与基体相相同（fcc），与完全共格。G.P区形成的原因： G.P区的形核呈均匀分布，其形核率与晶体中非均匀分布的位错无关，而完全依赖于淬火所保留下来的空位浓度（因为溶质原子可借助于空位进行迁移）。凡是能增加空位浓度的因素均能促进G.P区的形成。 例如：固溶温度越高，冷却速度越快，则淬火后固溶体保留的空位就越多，有利于增加G.P区的数

29、量并使其尺寸减小。,2.2.3 铝合金的固溶时效强化,2.2 铝合金,过渡相、 形状与尺寸： 随着时效时间的增加，Al-Cu合金将出现和两种过渡相。呈圆碟片状，直径为30nm，厚度为2nm；而是光镜下观察到的第一个脱溶产物，也呈圆碟片状，尺寸为100nm数量级。晶体结构与界面： 过渡相与基体共格或部分共格，且有一定的结晶学位向关系。由于过渡相与基体之间的结构存在差异，因而其形核功较大。为了降低应变能和界面能，过渡相常在位错、小角晶界、层错以及空位团等处不均匀形核。因此，其形核速率将受材料中位错密度的影响。过渡相还可能在G.P区中形核。 相为正方点阵： ab0.404nm，c0.768nm，相基

30、本是均匀形核、分布均匀且与基体完全共格，它与基体的位向关系为100 /100基体。与G.P区相比，在相周围会产生更大的共格应变，故其强化效果也比G.P区大。相为正方点阵： ab0.404nm，c0.58nm，它与基体部分共格，与基体的位向关系为100 /100基体。相的具体成分为Cu2Al3.6，很接近于平衡相（CuAl2）。,2.2.3 铝合金的固溶时效强化,2.2 铝合金,平衡相 ： 是正方点阵：ab0.905nm，c0.486nm，一般与基体不共格，但亦存在一定的结晶学位向关系，其界面能高，形核功也高。为减小形核功，往往在晶界处形核，所以平衡相形核是不均匀的。,淬火态，单相固溶体，铜原子

31、在基体中混乱分布,时效初期，单相固溶体中形成保持共格界面的GP区,时效后期，形成半共格界面的过渡相,高温时效，固溶体中析出非共格界面的平衡相,Al4Cu：自然时效初期有一段孕育期，强度提高不明显，维持在250MPa左右，孕育期后35天强度明显提高，增至400MPa左右，并趋于稳定。人工时效曲线：随着加热温度的提高，时效强化的速度加快，但强化效果变差。,2.2.3 铝合金的固溶时效强化,2.2 铝合金,2.2 铝合金,共析钢淬火与铝合金固溶的区别工艺操作相同，即加热、保温和快冷。共析钢退火态组织为珠光体，淬火加热时转变为单相奥氏体，淬火过程中奥氏体转变为马氏体。共析钢淬火后形成的马氏体硬而脆，铝

32、合金退火态组织为固溶体及分布其上的强化相，固溶加热时固溶体基体因强化相的溶入而引起成分变化，其晶体结构并未改变，固溶冷却过程中，晶体结构也完全不发生变化，仅是将高温固溶体强制冻结到室温。铝合金固溶后的基体仍保持了铝合金原有的良好塑性，并原有的强化相溶入基体使塑性进一步提高，强度因基体合金元素浓度的提高而提高,共析钢的淬火,铝合金的固溶处理,2.2.3 铝合金的固溶时效强化,2.2.2 铝合金的强化,2.2 铝合金,2.2 铝合金,2.2.4 铝合金的合金化,铝合金强化是以Al与合金元素间形成的金属间化合物在固溶体中的溶解度变化为基础。各元素在铝中的极限溶解度： Zn（31.62）、Mg（17.

33、41）、Cu（5.650.5）、Mn（1.82）、Si（1.65）、 Ag（56.5）、Ge（7.2）、Li（4.2）、Ti（1.3） Zn、Mg、Cu、Si与Al组成的二元和三元化合物在Al中的溶解度随温度的降低而强烈地减小，故可通过热处理来提高强度，能形成这种化合物或强化饱和固溶体。 AlZnMgCu系，为热处理强化型Al合金。 AlMg、AlSi和AlMn等，加入的台金元素虽然也有明显的溶解度变化，但热处理强化效果不大，只能以退火或冷作硬化状态应用，故称之为非热处理强化型铝合金。 Cr、Mn、Zr等在Al中的溶解度很小，但明显改善合金强度和抗蚀性、抑制再结晶和细化晶粒。,铸造有色金属及其

34、合金牌号表示方法统一如下: 铸造有色纯金属的牌号为 Z +该金属元素符号+ 纯度百分含量数字(或用一短横加顺序号)。 如ZAl99.5和ZTi-1。,铝锭,2.2.4 铸造铝合金,2.2 铝合金, 铸造有色合金的牌号为 Z+基体元素符号+主要合金元素符号及其名义百分含量数字+其他合金元素符号及其百分含量数字。 如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。 混合稀土元素符号用RE表示。 优质合金在牌号后标注字母“A”。,2.2.4 铸造铝合金,2.2 铝合金,铸造铝合金 包括：Al- Si系： 代号为ZL1+两位数字顺序号Al-Cu系：代号为ZL2+两位数字顺序号Al-M

35、g系：代号为ZL3+两位数字顺序号Al-Zn系： 代号为ZL4+两位数字顺序号 Al-Si系铸造铝合金,又称硅铝明。其中ZL102(ZAlSi12)是含12%Si的铝硅二元合金，称为简单硅铝明.,在普通铸造条件下， ZL102组织几乎全部为共晶体，由粗针状的硅晶体和固溶体组成，强度和塑性都较差。生产上用钠盐变质剂进行变质处理，得到细小均匀的共晶体加一次固溶体组织，以提高性能。,加入其他合金元素的铝硅铸造合金称复杂(或特殊)硅铝明。 Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。,活塞(裙部为铝硅合金),用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活塞等。,

36、典型铸造铝硅合金的成分、性能和应用, Al-Cu系铸造铝合金 这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。,汽缸头,常用代号有ZL201 (ZAlCu5Mn)、ZL203 (ZAlCu4)等。主要用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。,典型铸造铝铜合金的成分、性能和应用, Al-Mg系铸造铝合金 这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性能差,耐热性低。,常用代号为ZL301(ZAlMg10)、 ZL303(ZAlMg5Si1)等. 主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。,鼓

37、风机密封件等(ZL102、301),典型铸造铝镁合金的成分、性能和应用, Al-Zn系铸造铝合金 这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。,大型空压机活塞(ZL401),常用代号为ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等. 主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。,典型铸造铝锌合金的成分、性能和应用,2.2.4 铸造铝合金,2.2 铝合金,1、纯铝的牌号是如何编号的？各有什么用途？2、 铝合金性能有哪些特点？铝合金可以分为哪几类？试根据二元铝合金一般相图说明其依据。 3、铝合金是怎样编号的？各种铝合金各有什么性能特点？4、简述铝合金的强化方式。5、简述铝合金的固溶时效处理工艺。6、分析简述铝合金时效过程中相结构及组织的变化、及其对性能的影响。7、铝合金的固溶时效处理与钢的淬火回火处理的异同。8、简述铸造铝合金的牌号与分类，各有何性能特点？9、何谓铸造铝合金的变质处理？10、什么是硅铝明？为什么硅铝明具有良好的铸造性能？硅铝明采用变质处理的目的是什么？,作业,