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铝及铝合金的分类、成分和性能

 

1)铝及铝合金的分类【泓鑫金属】

铝是银白色的轻金属,纯铝的熔点为660,密度为2.7g/cm3。工业用铝合金的熔点为566℃。铝具有热容量和熔化潜热高、耐腐蚀性好,以及在低温下能保持良好的力学性能等特点。

铝及铝合金可分为工业纯铝、变形铝合金(又分为非热处理强化铝合金、热处理强化铝合金两类)和铸造铝合金。变形铝合金是指经不同的压力加工方法(经过轧制、挤压等工序)制成的板、带、棒、管、型、条等半成品材料;铸造铝合金以合金铸锭供应。铝合金分类示意见图1。铝合金的分类及性能特点见表1

铝合金的分类及性能特点

  

合金名称

合金系

性能特点

  

  非热处理强化

铝合金

防锈铝

Al-Mn

 抗蚀性、压力加工性与焊接性能好,但强度较低

3A21

Al-Mg

高等05

  热处理强化

铝合金

硬铝

Al-Cu-Mg

力学性能高

2A11,2A12

超硬铝

Al-Cu-Mg-Zn

  硬度强度较高

7A04,2A50

锻铝

Al-Mg-Si-Cu

  锻造性能好

  耐热性能好

2A14,2A50

Al-Cu-Mg-Fe-Ni

2A70,2A80

铸造铝合金

简单铝硅合金

Al-Si

  铸造性能好,不能热处理强化,力学性能较高

ZL102

特殊铝硅合金

Al-Si-Mg

  铸造性能良好,可热处理强化,力学性能较高

ZL101

Al-Si-Cu

ZL107

Al-Si-Mg-Cu

ZL105,ZL110

Al-Si-Mg-Cu-Ni

ZL109

铝铜铸造合金

Al-Cu

  耐热性好,铸造性能与抗蚀性差

ZL201

铝镁铸造合金

Al-Mg

  力学性能高,抗蚀性好

ZL301

铝锌铸造合金

Al-Zn

  能自动淬火,宜于压铸

ZL401

铝稀土铸造合金

Al-Re

  耐热性能好

 

GB/T 31901996GB/T 164741996的规定,纯铝和铝合得奖号命名的基本原则是:可直接采用全部四位数字体系牌号;未命名为全部四位数字体系牌号的纯铝及其合金采用四位字符牌号。四位字符牌号的靠前位、第三位、第四位为阿拉伯数字,第二位为英文大写字母(如“A”)。纯铝编号系统的靠前位为“1”,例如1×××或1A××,较后两位数字表示铝的纯度。2×××为Al-Cu系,3×××为Al-Mn系,4×××为Al-Si系,5×××为Al-Mg系,6×××为Al-Si系,7×××为Al-Zn系,8×××为Al-其他元素,9×××为Al-备用系。这样,我国变形铝合金的牌号表示法与全部上的通用方法基本一致。

1)工业纯铝

工业纯铝含铝99%以上,熔点660℃,熔化时没有任何颜色变化。表面易形成致密的氧化膜,具有良好的耐蚀性。纯铝的导热性约为低碳钢的5倍,线胀系数约为低碳钢的2倍。纯铝强度很低,不适合做结构材料。退火的铝板抗拉强度为60100MPa,伸长度为35%40%

铝业网图片铝业网图片铝业网图片铝业网图片

2)非热处理强化铝合金

非热处理强化铝合金通过加工硬化、固溶强化提高力学性能,特点是强度中等、塑性及耐蚀性好,又称防锈铝,原先代号为LF××。Al-Mg合金属于防锈铝合金,不能热处理强化,但强度比纯铝高,并具有优异的抗腐蚀性和良好的焊接性,是目前焊接结构中应用较广的铝合金。

3)热处理强化铝合金

热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、时效等工艺提高力学性能。经热处理后可显著提高抗拉强度,但焊接性较差,熔化焊时产生焊接裂纹的倾向非常大,焊接接头的力学性能(主要是抗拉强度)严格下降。热处理强化铝合金包括硬铝、超硬铝、锻铝等。

① 硬铝  硬铝的牌号是按铜增加的顺序编排的。Cu是硬铝的主要成分,为了得到高的强度,Cu含量一般应控制在4.0%4.8%Mn也是硬铝的主要成分,主要作用是清理Fe对抗蚀性的不利影响,还能细化晶粒、加速时效硬化。在硬铝合金中,CuSiMg等元素能形成溶解于铝的化合物,从而促使硬铝合金在热处理时强化。

退火状态下硬铝的抗拉强度为160220MPa,经过淬火时效后抗拉强度增加至312460NPa。但硬铝的耐蚀性能差,为了提高合金的耐蚀性,常在硬铝板表面覆盖一层工业纯铝保护层。

② 超硬铝  合金中ZnMgCu的平均总含量可达9.7%13.5%,在当前航空航天工业中仍是强度较高(抗拉强度达500600MPa)和应用较多的一种轻合金材料。超硬铝的塑性和焊接性差,接头强度远低于母材。由于合金中Zn含量较多,形成晶间腐蚀及焊接热裂纹的倾向非常大。

③ 锻铝  具有良好的热塑性(原代号为LD××),而且Cu含量越少热塑性越好,适于作锻件用。具有中等强度和良好的抗蚀性,在工业中得到广泛应用。

铝及铝合金的新旧牌号对照见表2

铝及铝合金的新旧牌号对照

  

  

工业纯铝

10701070A

1060

10501050A

1035

1100

1200

L1

L2

L3

L4

L5-1

L5

特殊铝合金

4A01

4A13

4A17

高等41

高等66

LT1

LT13

LT17

LT41

LT66

防锈铝合金

高等02

高等03

高等05

高等06

5B05

5083

5056

3A21

3003

LF1

LF2

LF3

LF5

LF6

LF10

LF4

LF5-1

LF21

锻铝合金

6A02

2A50

2B50

2A70

2A80

2A90

2A14

6061

6063

LD2

LD5

LD6

LD7

LD8

LD9

LD10

LD30

LD31

硬铝合金

2A01

2A02

2A04

2A06

2B11

2B12

2A10

2A11

2A12

2A13

2A16

2A17

LY1

LY2

LY3

LY4

LY6

LY8

LY9

LY10

LY11

LY12

LY13

LY16

LY17

超硬铝合金

7A03

7A04

7A09

7A10

7003

LC3

LC4

LC5

LC9

LC10

LC12

2)铝及铝合金的性能及应用【泓鑫金属】

铝及其合金具有独特的物理化学性能。铝具有许多优良的性质,包括密度小、塑性好、易于加工、抗腐蚀性好等。在空气或硝酸中,铝表面会形成致密的氧化铝薄膜,可保护内部不受氧化;铝的导电率较高,导电性好,仅次于金、银、铜,居第4位。

铝具有面心立方结构,无同素异构转变,无“延一脆”转变,因而具有优异的低温韧性,在低温下能保持良好的力学性能。铝及铝合金塑性好,可以承受各种形式的压力加工,很容易加工成形,它可用铸造、轧制、冲压、拉拔和滚轧等各种工艺方法制成形状各异的制品。铝及铝合金容易机械加工,且加工速度快,这也是铝制零部件得到大量应用的重要因素之一。

经过冷加工变形后,铝的强度增高,塑性下降。当铝的变形程度达到60%80%时,其抗拉强度可达150180Mpa,而伸长率下降至1%1.5%。因此,可以通过冷作硬化方法来提高铝的强度性能。经过冷作硬化的铝材,在250300℃的温度区间可以引起再结晶过程,使冷作硬化清理。铝的退火温度为400,经过退火处理的铝称为退火铝或软铝。

铝及其合金还具有优异的耐腐蚀性能和较高的比强度。与各种金属相比,铝在大气中的抗腐蚀性能很好。这是由于铝比较活泼,与空气接触时,表面生成的难熔氧化铝膜比较致密(Al2O3熔点2050℃),从而保护铝材不被继续氧化。铝在浓硝酸中因表面被钝化而非常稳定,但铝对碱类和带有氯离子的盐类抗腐蚀性能较差。

铝及铝合金的物理性能见表3。铝及铝合金类别和化学成分见表4。常用铝及铝合金的力学性能见表5

 

 

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