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1、1关于金属材料铝及铝合金第1页，此课件共56页哦2非铁金属非铁金属非铁金属：除铁之外的其它金属非铁金属：除铁之外的其它金属轻轻金属：金属：4.5g/cm3 如如Al、Mg、K、Na、Ca等等重金属：重金属：4.5g/cm3 如如Cu、Zn、Ni、Sn、Pb、Co等等贵贵金属：金属：Au、Ag、Pt、Rh（铑铑）、）、Cd（镉镉）等）等稀有金属：稀有金属：相相对对稀少或稀少或产产量量较较少少Ti、W、V、Nb、Mo等等放射性金属：放射性金属：如如镭镭（Ra）、）、铀铀（U）、）、钍钍（Th）等）等半金属：半金属：介于金属与非金属之介于金属与非金属之间间的元素，如硅、的元素，如硅、锗锗、硼、硼非铁
2、金属具有许多黑色金属所不及的优良特性，是现代工业中不非铁金属具有许多黑色金属所不及的优良特性，是现代工业中不可缺少的材料可缺少的材料第2页，此课件共56页哦3第八章 铝及铝合金概述概述Al是地壳中储量最多的一种金属元素，居四大金属元素之首（是地壳中储量最多的一种金属元素，居四大金属元素之首（Al:8.2wt%,Fe:5.1wt%,Mg:2.1wt%,Ti:0.6wt%)在航空航天领域占有不可替代的位置在航空航天领域占有不可替代的位置在民用飞机上，在民用飞机上，Al合金占飞机结构总重量的合金占飞机结构总重量的7080%在军用飞机上，在军用飞机上，Al合金占飞机结构总重量的合金占飞机结构总重量的4
3、060%第3页，此课件共56页哦4发展发展1825年发现年发现Al元素元素1886年英国的年英国的Hall和法国的和法国的Heroult发明了电解法制备纯铝发明了电解法制备纯铝1888年形成工业规模生产，但应用很有限年形成工业规模生产，但应用很有限20世纪中叶，铝合金在飞机上的应用刺激了铝工业的飞速发展世纪中叶，铝合金在飞机上的应用刺激了铝工业的飞速发展20世纪世纪80年代以后，年代以后，Al-Li合金、合金、Al-Sc合金等新型合金合金等新型合金纯铝的制备纯铝的制备原始矿石为原始矿石为Al2O3 3H2O和和Al2O3 H2O矿石经高温熔炼得到纯的矿石经高温熔炼得到纯的Al2O3Al2O3用
4、熔融的冰晶石溶解后通直流电电解得到纯铝用熔融的冰晶石溶解后通直流电电解得到纯铝第4页，此课件共56页哦5法国皇帝拿破仑三世,曾用铝制做了一顶头盔,以显示自己的富有。所以,铝曾被列为“稀有金属”。1827年，德国化学家维勒以铝土矿和熔融的钾反应，得到少量的铝1854年法国化学家德维尔以铝土矿和熔融的钠反应，也得到少量的铝由于钾和钠均极难制得,所以,当时其价格比黄金还要昂贵第5页，此课件共56页哦6一、工业纯铝（物理性能）具有银白色金属光泽具有银白色金属光泽密度密度2.722.72g/cm3g/cm3，熔点熔点660.4660.4具有具有良好的导电和导热性良好的导电和导热性其导电性仅次于银和铜其导
5、电性仅次于银和铜纯铝在空气中易氧化，表面形成一层能阻止内层金属继续被氧化的致密的氧化纯铝在空气中易氧化，表面形成一层能阻止内层金属继续被氧化的致密的氧化膜，因此具有良好的膜，因此具有良好的抗大气腐蚀性能抗大气腐蚀性能第6页，此课件共56页哦7一、工业纯铝（工艺性能）面心立方面心立方结构，极好的塑性和较低的强度结构，极好的塑性和较低的强度(纯度纯度99.99%99.99%时，时，b b45MPa45MPa，50%)50%)良好的低温性能良好的低温性能(-235(-235塑性和冲击韧度也不降低塑性和冲击韧度也不降低)，冷变形加工可提高，冷变形加工可提高其强度，但塑性降低其强度，但塑性降低铸、压力加
6、工、焊和切削加工性能具佳铸、压力加工、焊和切削加工性能具佳。含有少量铁、硅等含有少量铁、硅等杂质元素杂质元素，杂质含量增加，其导电性、抗蚀性及，杂质含量增加，其导电性、抗蚀性及塑性都降低塑性都降低强化方式强化方式：一般用：一般用固溶强化固溶强化或或冷变形强化冷变形强化提高其强度提高其强度第7页，此课件共56页哦8一、工业纯铝（分类）一、工业纯铝（分类）按纯度：按纯度：高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝高纯铝：高纯铝：L05L05L01L01五种，数字越大，纯度越高；五种，数字越大，纯度越高；工业高纯铝：工业高纯铝：LG5LG5LG1LG1五种，数字越大，纯度越高；五种，数
7、字越大，纯度越高；工业纯铝：工业纯铝：L1L1L7L7七种，数字越小，纯度越高七种，数字越小，纯度越高。用途：用途：主要用途是配制铝合金主要用途是配制铝合金 高纯铝主要用于科学试验和化学工业高纯铝主要用于科学试验和化学工业 纯铝还可用来制造电线电缆、包覆材料、耐蚀和生活器皿等纯铝还可用来制造电线电缆、包覆材料、耐蚀和生活器皿等第8页，此课件共56页哦9二、铝的合金化二、铝的合金化铝中加入适量铝中加入适量SiSi、CuCu、MgMg、ZnZn、MnMn等主加元素和等主加元素和CrCr、TiTi、ZrZr、B B、NiNi等辅加元素，等辅加元素，组成铝合金，可提高强度并保持纯铝的特性组成铝合金，可
8、提高强度并保持纯铝的特性不同的合金元素在铝合金中形成不同的合金相，起着不同的作用不同的合金元素在铝合金中形成不同的合金相，起着不同的作用第9页，此课件共56页哦10合金元素与铝均形成有限固溶体，如合金元素与铝均形成有限固溶体，如MnMn、MgMg、ZnZn等二元系均不产生沉等二元系均不产生沉淀强化相，主要溶于铝基固溶体淀强化相，主要溶于铝基固溶体,起固溶强化作用起固溶强化作用1 1铝基固溶体铝基固溶体沉淀强化相应满足以下的基本条件：沉淀强化相应满足以下的基本条件：硬度高的质点；硬度高的质点；在固溶体中高温下有较大的溶解度；能析出较大体积分数的沉淀相在固溶体中高温下有较大的溶解度；能析出较大体积
9、分数的沉淀相在时效过程中，沉淀相具有一系列介稳相在时效过程中，沉淀相具有一系列介稳相,并且是弥散分布，与基体形成共格，在并且是弥散分布，与基体形成共格，在周围基体中产生较大的共格应变区周围基体中产生较大的共格应变区2.2.铝合金中的沉淀强化铝合金中的沉淀强化第10页，此课件共56页哦11例如：例如：Al-Cu 合金中，合金中，-CuAl2，Al-Cu-Mg合金中，合金中，S相（相（Al2CuMg）；Al-Zn-Mg系合金中，系合金中，-MgZn2，T-Al2Mg3Zn3；Al-Si-Mg系中，出现系中，出现 （Mg2Si）Al-Li系中，系中，（AlLi）第11页，此课件共56页哦12共晶中的
10、第二相不溶于铝基固溶体，又称为过剩相，其数量达到一定共晶中的第二相不溶于铝基固溶体，又称为过剩相，其数量达到一定量时可提高合金的强度和硬度，过高会降低韧性量时可提高合金的强度和硬度，过高会降低韧性4.4.铝合金中的微量元素及微合金相铝合金中的微量元素及微合金相 3.3.铝合金共晶中的过剩相（强化铝合金共晶中的过剩相（强化 ）铝合金中添加微量元素铝合金中添加微量元素TiTi、ZrZr和和ReRe，可形成难熔金属间化合物，在合金结晶可形成难熔金属间化合物，在合金结晶过程中起非自发形核核心作用，细化晶粒，产生细晶强化过程中起非自发形核核心作用，细化晶粒，产生细晶强化第12页，此课件共56页哦13铝合
11、金的主要合金元素及其作用铝合金的主要合金元素及其作用Cu：固溶强化，沉淀强化，提高耐热性固溶强化，沉淀强化，提高耐热性Mg：固溶强化，增加抗蚀性，与其它合金元素共同起到沉淀强化作用固溶强化，增加抗蚀性，与其它合金元素共同起到沉淀强化作用Mn：有一定的固溶强化作用，主要是提高抗蚀性有一定的固溶强化作用，主要是提高抗蚀性Si：主要起过剩相强化作用，也可与主要起过剩相强化作用，也可与Mg一起产生沉淀强化作用一起产生沉淀强化作用Zn：固溶强化，与其它合金元素共同起到沉淀强化作用固溶强化，与其它合金元素共同起到沉淀强化作用Li：沉淀强化，提高弹性模量，降低密度沉淀强化，提高弹性模量，降低密度Ti,Zr,
12、Sc等：等：一般作为辅加元素，细化晶粒一般作为辅加元素，细化晶粒第13页，此课件共56页哦14根据成分和生产工艺特点可将铝合金分为两大类：根据成分和生产工艺特点可将铝合金分为两大类：1)1)形变铝合金形变铝合金2)2)铸造铝合金铸造铝合金三、铝合金的分类三、铝合金的分类组织类型组织类型:单相组织单相组织或或+第二相组织第二相组织第14页，此课件共56页哦15三、铝合金的分类三、铝合金的分类铸造铝合金铸造铝合金成分在成分在E E点以右点以右的合金，存在共晶组织，塑性的合金，存在共晶组织，塑性较差，不宜压力加工，但流动性好，适宜铸造较差，不宜压力加工，但流动性好，适宜铸造形变铝合金形变铝合金成分在
13、成分在E E点以左点以左的合金，加热至固溶线的合金，加热至固溶线DFDF以上温以上温度得到均匀的单相度得到均匀的单相固溶体，塑性好，适于进固溶体，塑性好，适于进行锻造、轧制等行锻造、轧制等第15页，此课件共56页哦16三、铝合金的分类三、铝合金的分类(形变铝合金形变铝合金)成分在成分在F-EF-E之之间间的合金，固溶体成分随温的合金，固溶体成分随温度度变变化，可通化，可通过热处过热处理方法理方法强强化，称化，称为为可可热处热处理理强强化的化的铝铝合金合金小于小于F F点的合金，固溶体成分不随温度而变化，点的合金，固溶体成分不随温度而变化，不能通过热处理方法强化，称为不能通过热处理方法强化，称为
14、不可热处不可热处理强化的铝合金理强化的铝合金第16页，此课件共56页哦17四、铝合金的热处理四、铝合金的热处理(退火、淬火和时效退火、淬火和时效)1 1退火退火(1)(1)再再结结晶晶退退火火：再再结结晶晶温温度度以以上上保保温温一一段段时时间间后后空空冷冷，用用于于消消除除变变形形工工件件的的加加工硬化，提高塑性，以便继续进行成形加工。工硬化，提高塑性，以便继续进行成形加工。(2)(2)低低温温退退火火：消消除除内内应应力力，适适当当增增加加塑塑性性，通通常常在在180180300300保保温温后后空冷。空冷。(3)(3)均均匀匀化化退退火火：消消除除铸铸锭锭或或铸铸件件的的成成分分偏偏析析
15、及及内内应应力力，提提高高塑塑性性，通通常常在在高高温长时间保温后空冷。温长时间保温后空冷。第17页，此课件共56页哦182 2淬火（固溶处理）淬火（固溶处理）将将铝铝合合金金加加热热到到固固溶溶线线以以上上保保温温后后快快冷冷，使使第第二二相相来来不不及及析析出出，得得到到过过饱饱和和、不不稳稳定定的的单单一一固固溶溶体体。淬淬火火后后铝铝合合金金的的强强度度和和硬硬度度不不高高，具具有很好的塑性。有很好的塑性。四、铝合金的热处理四、铝合金的热处理(退火、淬火和时效退火、淬火和时效)第18页，此课件共56页哦193.3.时效时效 将淬火后的铝合金，在室温或低温加热下保温一段时间，随时间延长其
16、强度、将淬火后的铝合金，在室温或低温加热下保温一段时间，随时间延长其强度、硬度显著升高而塑性降低的现象，称为时效硬度显著升高而塑性降低的现象，称为时效四、铝合金的热处理四、铝合金的热处理(退火、淬火和时效退火、淬火和时效)室温下进行的时效称为室温下进行的时效称为自然时效自然时效低温加热下进行的时效称为低温加热下进行的时效称为人工时效人工时效时效的实质，是第二相从过饱和、不稳定的单一时效的实质，是第二相从过饱和、不稳定的单一固溶体中析出和长大，由固溶体中析出和长大，由于第二相与母相（于第二相与母相（相）的共格程度不同，使相）的共格程度不同，使母相产生晶格畸变而强化母相产生晶格畸变而强化第19页，
17、此课件共56页哦20铝合金的自然时效是可逆的。铝合金的自然时效是可逆的。“回归效应回归效应”：自然时效合金快速加热到：自然时效合金快速加热到230-250,230-250,短时间短时间保温保温 2-3 2-3 分钟，冷到室温后即变软，重新回到淬火态（过饱分钟，冷到室温后即变软，重新回到淬火态（过饱和固溶态）和固溶态）第20页，此课件共56页哦21五、形变铝合金五、形变铝合金 非热处理强化变形铝合金非热处理强化变形铝合金 主要有防锈铝合金主要有防锈铝合金 热处理强化变形铝合金热处理强化变形铝合金 （过饱和）固溶处理和时效处理，主要有硬铝、锻铝、超硬铝合金（过饱和）固溶处理和时效处理，主要有硬铝、
18、锻铝、超硬铝合金 第21页，此课件共56页哦22五、形变铝合金五、形变铝合金(防防锈铝锈铝合金合金LFLF)主要性能：主要性能：具有很高的塑性、较低或中等的强度、优良的耐蚀性能和良好的焊具有很高的塑性、较低或中等的强度、优良的耐蚀性能和良好的焊接性，利用冷加工硬化来提高强度接性，利用冷加工硬化来提高强度 主要系列：主要系列：Al-Mn Al-Mn系、系、Al-MgAl-Mg系系第22页，此课件共56页哦23MnMn在在AlAl中中的的最最大大溶溶解解度度仅仅为为1.821.82，形形成成的的MnAlMnAl6 6沉沉淀淀相相的的强强化化效效果果不不大大；但其弥散分布可细化晶粒。但其弥散分布可细
19、化晶粒。1 1、MnMn对合金力学性能的影响对合金力学性能的影响 Al-MnAl-Mn合合金金典典型型的的显显微微组组织织是是含含MnMn的的固固溶溶体体和和弥弥散散分分布布的的MnAlMnAl6 6质质点点，有较高的强度和优良的塑性。有较高的强度和优良的塑性。2 2、MnMn对合金耐蚀性的影响对合金耐蚀性的影响 MnAlMnAl6 6相相与与基基体体的的电电极极电电位位相相近近，故故产产生生的的腐腐蚀蚀电电流流较较小小。另另外外MnMn还还可可与与有有害杂质害杂质FeFe形成（形成（MnMn，FeFe）Al6Al6相，避免相，避免FeAl3FeAl3相的腐蚀作用。相的腐蚀作用。Al-MnAl
20、-MnAl-MnAl-Mn系合金系合金系合金系合金第23页，此课件共56页哦24 Al-MgAl-MgAl-MgAl-Mg系合金系合金系合金系合金MgMg在在AlAl中的固溶强化显著，其强度高于中的固溶强化显著，其强度高于Al-MnAl-Mn合金。合金。1 1、MgMg对合金力学性能的影响对合金力学性能的影响 W(MgW(Mg）5 5时：获得单相合金，热处理后组织成分均匀，耐蚀性能良好。时：获得单相合金，热处理后组织成分均匀，耐蚀性能良好。2 2、MgMg对合金耐蚀性的影响对合金耐蚀性的影响 W(MgW(Mg）5 5时时：晶晶界界上上连连续续析析出出MgMg5 5AlAl8 8相相，有有晶晶界
21、界腐腐蚀蚀和和应应力力腐腐蚀蚀的的倾倾向向。（可可在在退退火火前前施施加加2 2的的变变形形，促促进进退退火火时时MgMg5 5AlAl8 8相相以以颗颗粒粒状状在在晶界析出，减轻腐蚀倾向）晶界析出，减轻腐蚀倾向）第24页，此课件共56页哦25五、形变铝合金五、形变铝合金(防防锈铝锈铝合金合金LFLF)常用常用Al-MnAl-Mn系：系：LF21LF21，抗腐蚀性较好，常用来制造需弯曲、冷拉或冲压的零件，如管道、抗腐蚀性较好，常用来制造需弯曲、冷拉或冲压的零件，如管道、容器、油箱等。容器、油箱等。使用：使用：防锈铝只能用冷变形来强化，一般在退火态或冷作硬化态使用防锈铝只能用冷变形来强化，一般在
22、退火态或冷作硬化态使用常用常用Al-MgAl-Mg系：系：LF2LF2、LF3LF3、LF5LF5、LF6LF6等，有较高的疲劳性能和抗振性，等，有较高的疲劳性能和抗振性，强度高于强度高于Al-MnAl-Mn系合金，但耐热性较差，广泛用于航空航天工业中，如制造油系合金，但耐热性较差，广泛用于航空航天工业中，如制造油箱、管道、铆钉、飞机行李架等箱、管道、铆钉、飞机行李架等第25页，此课件共56页哦263 3、其他元素对合金性能的影响、其他元素对合金性能的影响 SiSi：改善合金的流动性，减少焊接裂纹倾向。改善合金的流动性，减少焊接裂纹倾向。MnMn：增加固溶强化，改善耐蚀性。增加固溶强化，改善耐
23、蚀性。V V或或TiTi：细化晶粒，提高强度和塑性。细化晶粒，提高强度和塑性。稀土元素：稀土元素：减小偏析，改善流动性，减少疏松，显著提高热塑性。减小偏析，改善流动性，减少疏松，显著提高热塑性。FeFe、CuCu和和ZnZn等：等：对耐蚀性和工艺性能不利，需严格控制。对耐蚀性和工艺性能不利，需严格控制。第26页，此课件共56页哦27五、形变铝合金五、形变铝合金(硬硬铝铝合金合金LYLY)硬铝包括：硬铝包括：Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系和系和Al-Cu-MnAl-Cu-Mn系两类系两类但但W W（MnMn）1 1，会产生粗大脆性相（，会产生粗大脆性相（MnMn，FeFe）Al6Al6，降低
24、合金塑性，降低合金塑性MnMn：中和中和FeFe的有害作用，改善耐蚀性。同时，起到固溶强化和抑制再结晶的有害作用，改善耐蚀性。同时，起到固溶强化和抑制再结晶的效果。的效果。Cu,Mg Cu,Mg 形成时效强化相：形成时效强化相：相（相（CuAl2CuAl2）、S S相（相（Al2CuMgAl2CuMg）第27页，此课件共56页哦28组织组织+相（相（CuAl2）+S相（相（Al2CuMg）组织因组织因Cu/MgCu/Mg不同，组成相不同，性能也有差别不同，组成相不同，性能也有差别随随Cu%Cu%提高，提高，%提高，提高，S%S%降低；降低；Mg%Mg%提高，提高，%降低，降低，S%S%提高提高
25、 当当Mg%2.5%,出出现现T相（相（CuMg4Al6）和和Mg2Al3相，相，时时效效强强化作用化作用 Cu/Mg=8,强强化相以化相以为为主；主；Cu/Mg=48，强强化相以化相以+S为为主；主；Cu/Mg=1.54,强强化相以化相以S为为主。主。第28页，此课件共56页哦29五、形变铝合金五、形变铝合金(硬硬铝铝合金合金LYLY)低强度硬铝低强度硬铝(铆钉硬铝铆钉硬铝)，如，如LY1LY1、LY3LY3、LY10LY10等，等，Mg,Cu%Mg,Cu%较低，较低，强度较低，但有强度较低，但有很高的塑性很高的塑性，时效速度慢，时效速度慢分类分类 中强度硬铝（标准硬铝），如中强度硬铝（标准
26、硬铝），如LY11LY11，可淬火（过饱和固溶）时效，强度提高可淬火（过饱和固溶）时效，强度提高；高强度硬铝，如高强度硬铝，如LY12LY12第29页，此课件共56页哦30Al-Cu-MnAl-Cu-Mn系硬铝：系硬铝：Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系硬铝：系硬铝：1.1.超耐热硬铝合金，具有较好的塑性和工艺性能，常制成板材和管材超耐热硬铝合金，具有较好的塑性和工艺性能，常制成板材和管材2.2.主要用于飞机构件、蒙皮、螺旋桨、叶片等主要用于飞机构件、蒙皮、螺旋桨、叶片等1.1.焊接性和耐蚀性较差，焊接性和耐蚀性较差，2.2.对于板材可包覆一层高纯铝，通常还要进行阳极氧化处理和表面涂装，为对于
27、板材可包覆一层高纯铝，通常还要进行阳极氧化处理和表面涂装，为提高其耐蚀性一般采用自然时效。提高其耐蚀性一般采用自然时效。3.3.部分部分Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系硬铝具有较高的耐热性，可在较高温度使用系硬铝具有较高的耐热性，可在较高温度使用第30页，此课件共56页哦311.1.具有良好的热塑性，但疲劳性能较差，耐热性和耐蚀性也不高具有良好的热塑性，但疲劳性能较差，耐热性和耐蚀性也不高2.2.表面通常包覆表面通常包覆wZn=1%wZn=1%的铝锌合金，零构件也要进行阳极化防腐蚀处的铝锌合金，零构件也要进行阳极化防腐蚀处理理3.3.一般采用淬火加人工时效的热处理强化工艺一般采用淬火加人工时
28、效的热处理强化工艺4.4.用于工作温度较低、受力较大的结构件，如飞机蒙皮、壁板、大梁、起用于工作温度较低、受力较大的结构件，如飞机蒙皮、壁板、大梁、起落架部件等落架部件等Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu系合金：强度最高，常用系合金：强度最高，常用LC4LC4、LC9LC9等；等；五、形变铝合金五、形变铝合金(超超硬硬铝铝合金合金)第31页，此课件共56页哦32超硬铝是在超硬铝是在Al-Zn-MgAl-Zn-Mg系合金基础上发展起来的。由于系合金基础上发展起来的。由于-MgZn2-MgZn2、T-T-Al2Mg3Zn3Al2Mg3Zn3两种沉淀强化相在两种沉淀强化相在固溶体中有较大的
29、溶解度，因此固溶体中有较大的溶解度，因此固溶强化效果十分显著。固溶强化效果十分显著。当当W(Zn+Mg)=9%W(Zn+Mg)=9%时，强度最高；超过这一值后，因在晶界析出呈网状分时，强度最高；超过这一值后，因在晶界析出呈网状分布的脆性相而使合金脆化。布的脆性相而使合金脆化。主加元素主加元素MgMg、ZnZn的作用：的作用：第32页，此课件共56页哦33改善应力腐蚀倾向，提高强度和塑性。改善应力腐蚀倾向，提高强度和塑性。这是因为这是因为CuCu除了加强固溶强化外，还出现除了加强固溶强化外，还出现S-CuMgAl2S-CuMgAl2沉淀强化相。沉淀强化相。CuCu还提高沉淀相弥散度，消除晶界网状
30、脆性相，改善晶界腐蚀倾向还提高沉淀相弥散度，消除晶界网状脆性相，改善晶界腐蚀倾向 主加元素主加元素CuCu的作用：的作用：其他元素对合金性能的影响：其他元素对合金性能的影响：CrCr或或TiTi：形成弥散的金属间化合物：形成弥散的金属间化合物Al2Mg2CrAl2Mg2Cr、Al3TiAl3Ti，显著提，显著提 高合金的再结晶高合金的再结晶温度，阻止晶粒长大。温度，阻止晶粒长大。MnMn：增加固溶强化，改善耐应力腐蚀性。增加固溶强化，改善耐应力腐蚀性。第33页，此课件共56页哦34五、形变铝合金五、形变铝合金(锻造铝合金锻造铝合金LDLD)合金系合金系 Al-Mg-Si,Al-Mg-Si-Cu
31、（普通普通锻铝锻铝合金）合金）Al-Cu-Mg-Ni-Fe （耐耐热锻铝热锻铝合金）合金）牌号：牌号：LD2，LD5，LD6，LD10；LD7，LD8，LD9 性能：性能：良好的良好的热热塑性，塑性，较较高的机械性能；高的机械性能；强强化相：化相：Mg2Si;S；等；等；用途：用途：制作形状复制作形状复杂杂的大型的大型锻锻件件铝铝合金。合金。第34页，此课件共56页哦35Al-Cu-Mg-Fe-NiAl-Cu-Mg-Fe-Ni系：系：Al-Cu-Mg-SiAl-Cu-Mg-Si系：系：1.1.常用代号有常用代号有LD7LD7、LD8LD8、LD9LD9等，等，2.2.耐热性较好，主要用于耐热性
32、较好，主要用于250250温度下工作的零件，如叶片、超音速飞机蒙皮等。温度下工作的零件，如叶片、超音速飞机蒙皮等。1.1.热塑性好，可用锻压方法来制造形状较复杂的零件热塑性好，可用锻压方法来制造形状较复杂的零件2.2.一般在淬火加人工时效后使用一般在淬火加人工时效后使用3.3.主要制造要求中等强度、高塑性和耐热性的锻件、模锻件，如各种叶轮、导风轮、主要制造要求中等强度、高塑性和耐热性的锻件、模锻件，如各种叶轮、导风轮、接头、框架等。接头、框架等。第35页，此课件共56页哦36 优点优点密度低：密度低：LiLi的密度只有的密度只有0.53g/cm0.53g/cm3 3，加入，加入1wt%Li1w
33、t%Li，可使铝合金密度降低，可使铝合金密度降低3%3%比强度高，加入比强度高，加入1wt%Li1wt%Li，可使铝合金比强度提高，可使铝合金比强度提高6%6%比刚度高，加入比刚度高，加入1wt%Li1wt%Li，可使铝合金比刚度提高，可使铝合金比刚度提高9%9%缺点缺点塑塑性性低低、韧韧性性差差，缺缺口口敏敏感感性性大大，原原因因主主要要是是AlAl3 3LiLi相相引引起起位位错错共共面面滑移、晶界无析出带和晶界平衡相的形成等滑移、晶界无析出带和晶界平衡相的形成等价价格格高高，约约为为硬硬铝铝价价格格的的2323倍倍，原原因因主主要要是是LiLi太太活活泼泼，给给冶冶炼炼和和加加工工造造成
34、困难成困难五、形变铝合金五、形变铝合金(Al-LiAl-Li合金合金)第36页，此课件共56页哦37提高塑性、提高塑性、韧韧性的方法性的方法降低降低锂锂含量，由以前的含量，由以前的23%下降到下降到1.01.5%左右（美国）左右（美国）增加增加Cu含量，由以前的含量，由以前的2%左右提高到左右提高到4%左右（美国）左右（美国）微合金化，美国主要是加入微合金化，美国主要是加入Ag，俄，俄罗罗斯加斯加Sc采用特殊的采用特殊的热处热处理工理工艺艺第37页，此课件共56页哦38应应用情况用情况美美国国已已将将2195合合金金成成功功地地用用于于航航天天飞飞机机外外推推进进剂剂贮贮箱箱，减减轻轻重重量量
35、3400 kg俄俄罗罗斯斯的的14201460系系列列Al-Li合合金金多多年年前前就就已已用用于于军军用用飞飞机机和和空空间间站等航天器站等航天器新建立的国新建立的国际际空空间间站站舱舱体采用体采用Al-Li合金制造合金制造第38页，此课件共56页哦39六、铸造铝合金六、铸造铝合金铸铸造造铝铝合金系列：合金系列：Al-Si Al-Si系、系、Al-CuAl-Cu系、系、Al-MgAl-Mg系、系、Al-ZnAl-Zn系系代号：代号：ZL1ZL1、ZL2ZL2、ZL3ZL3、ZL4ZL4加两位数字的加两位数字的顺顺序号表示；序号表示；若若为铸锭为铸锭，则则在在ZLZL后加后加D D；若若为优质
36、为优质，则则在代号后加在代号后加A A；需表示状需表示状态时态时，在合金代号后用短横，在合金代号后用短横线连线连接状接状态态代号；代号；铸铸造方法代号不写入合金代号中。造方法代号不写入合金代号中。第39页，此课件共56页哦40六、铸造铝合金六、铸造铝合金(1(1.Al-SiAl-Si系系)铸造铝合金的铸造性能好，密度小，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接铸造铝合金的铸造性能好，密度小，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性性用于制造形状复杂但强度要求不高的铸件，如飞机、仪表壳体等用于制造形状复杂但强度要求不高的铸件，如飞机、仪表壳体等制造低、中强度的形状复杂的铸件，如电机壳体、气缸体、风机叶片、发动机活
37、制造低、中强度的形状复杂的铸件，如电机壳体、气缸体、风机叶片、发动机活塞等塞等Al-Si(11-13%)Al-Si(11-13%)系系铸铸造造铝铝合金俗称硅合金俗称硅铝铝明明第40页，此课件共56页哦41六、铸造铝合金六、铸造铝合金(变质处理变质处理)共晶组织中硅晶体呈粗针状或片状，过共晶合金中还有少量初生硅，呈块状共晶组织中硅晶体呈粗针状或片状，过共晶合金中还有少量初生硅，呈块状-塑性较低，不实用，需要细化组织；塑性较低，不实用，需要细化组织；一般需要采用变质处理，以改变共晶硅的形态，使硅晶体细化一般需要采用变质处理，以改变共晶硅的形态，使硅晶体细化和颗粒化；和颗粒化；常用的变质剂为钠盐；常
38、用的变质剂为钠盐；加入加入1%-3%(1%-3%(质量分数质量分数)的钠盐混合物的钠盐混合物(2/3NaF+1/3NaCl)(2/3NaF+1/3NaCl)或三元钠盐或三元钠盐(25%NaF+62%NaCl+13(25%NaF+62%NaCl+13KCl)KCl)第41页，此课件共56页哦421 1）钠原子在结晶硅的表面有强烈偏聚，降低硅的生长速度并促使其发生分枝或细化）钠原子在结晶硅的表面有强烈偏聚，降低硅的生长速度并促使其发生分枝或细化;2 2）使铝硅合金变为）使铝硅合金变为亚共晶组织亚共晶组织；加入变质剂后加入变质剂后,共晶温度由共晶温度由577577降为降为564564 ,共晶成分由共
39、晶成分由11.7%11.7%SiSi变为变为14.0%14.0%SiSi变质机理变质机理第42页，此课件共56页哦43ZL102变质变质前：前：b 140MPa 3 后：后：s 180MPa 8第43页，此课件共56页哦44六、铸造铝合金六、铸造铝合金(2(2.Al-CuAl-Cu系系)Al-CuAl-Cu系铸造铝合金有较高的强度、耐热性，但密度大、耐蚀性差，铸系铸造铝合金有较高的强度、耐热性，但密度大、耐蚀性差，铸造性能不好，有热裂和疏松倾向造性能不好，有热裂和疏松倾向主要强化相为主要强化相为CuAl2CuAl2常用代号有常用代号有ZL201ZL201、ZL202ZL202、ZL203ZL2
40、03等等适于制作大负荷的铸造耐热件，主要用于制造较高温度下工作的要求高强适于制作大负荷的铸造耐热件，主要用于制造较高温度下工作的要求高强度的零件，如内燃机气缸头、增压器导风叶轮等度的零件，如内燃机气缸头、增压器导风叶轮等第44页，此课件共56页哦45六、铸造铝合金六、铸造铝合金(3(3.Al-MgAl-Mg系系)Al-MgAl-Mg系铸造铝合金耐蚀性好，强度和韧性高，密度小，切削性和抛光性系铸造铝合金耐蚀性好，强度和韧性高，密度小，切削性和抛光性优，但铸造性能差，耐热性低优，但铸造性能差，耐热性低组织：组织：AlAl固溶体固溶体+少量少量Al8Mg5Al8Mg5常用代号有常用代号有ZL301Z
41、L301、ZL303ZL303等等主要用于制造在腐蚀介质下工作的承受一定冲击载荷的形状较为简单主要用于制造在腐蚀介质下工作的承受一定冲击载荷的形状较为简单的零件，如舰船配件、氨用泵体等。的零件，如舰船配件、氨用泵体等。第45页，此课件共56页哦46六、铸造铝合金六、铸造铝合金(4(4.Al-ZnAl-Zn系系)Al-ZnAl-Zn系系铸铸造造铝铝合金合金铸铸造性能好，造性能好，强强度度较较高，但密度大，高，但密度大，耐蚀性较差，耐蚀性较差，热裂倾向大热裂倾向大自然时效后具有较高强度自然时效后具有较高强度常用代号有常用代号有ZL401ZL401、ZL402ZL402等等主要用于制造受力较小、形状
42、复杂的汽车、飞机、仪器零件，也可用于制造日主要用于制造受力较小、形状复杂的汽车、飞机、仪器零件，也可用于制造日用品用品第46页，此课件共56页哦47（一）国际牌号（一）国际牌号规则：规则：根据主要合金元素来命名，用四位数字标记；根据主要合金元素来命名，用四位数字标记；第一位数字表示主要合金系；第一位数字表示主要合金系；第二位数字表示合金的改型；第二位数字表示合金的改型；第三位和第四位数字表示合金的编号第三位和第四位数字表示合金的编号七、铝合金牌号七、铝合金牌号(变形铝合金变形铝合金)第47页，此课件共56页哦481xxx纯铝纯铝，如，如1050(99.5Al)，1060(99.60Al)，11
43、99(99.99Al)2xxxAl-Cu系合金，如系合金，如2024(4.4Cu-1.5Mg-0.6Mn)，2048(3.3Cu-1.5Mg-0.4Mn),2224(4.1Cu-1.5Mg-0.6Mn)3xxxAl-Mn系合金，如系合金，如3003(1.2Mn-0.12Cu)，3004(1.2Mn-1.0Mg)4xxxAl-Si 系合金，如系合金，如4032(12.2Si-1.0Mg-0.9Cu-0.9Ni)，4043(5.2Si)5xxxAl-Mg系合金，如系合金，如5052(2.5Mg-0.25Cr)，5086(4.0Mg-0.4Mn-0.15Cr)6xxxAl-Mg-Si系合金，如系合金
44、，如6061(1.0Mg-0.6Si-0.3Cu-0.20Cr)，6063(0.7Mg-0.4Si)7xxxAl-Zn-Mg-Cu系合金，如系合金，如7075(5.6Zn-2.5Mg-1.6Cu-0.23Cr)，7475(5.7Zn-2.3Mg-1.5Cu-0.22Cr)8xxxAl-Li或或Al-Sn系合金，如系合金，如8090(2.5Li-1.3Cu-1.0Mg-0.12Zr)9xxx备备用用第48页，此课件共56页哦49（二）中国牌号（二）中国牌号1.老牌号：根据主要合金元素来命名，用拼音老牌号：根据主要合金元素来命名，用拼音+数字表示数字表示（1）纯铝纯铝：LG+数字或数字或L+数字数
45、字工工业业高高纯铝纯铝：LG5、LG4LG1工工业纯铝业纯铝：L1、L2 L7（2）防）防锈铝锈铝：LF+数字数字Al-Mg系：系：LF2、LF5、LF6等等Al-Mn系：系：LF21七、铝合金牌号七、铝合金牌号(变形铝合金变形铝合金)第49页，此课件共56页哦50（3）锻铝锻铝：LD+数字数字Al-Mg-Si系：系：LD31Al-Cu-Mg-Si系：系：LD2、LD5、LD10 Al-Cu-Mg-Fe-Ni系：系：LD7,LD8,LD9（4）硬）硬铝铝：LY+数字数字Al-Cu-Mg系：系：LY2、LY12、LY16等等（5）超硬）超硬铝铝：LC+数字数字Al-Zn-Mg-Cu系：系：LC4
46、,：LC6,LC7等等七、铝合金牌号七、铝合金牌号(变形铝合金变形铝合金)第50页，此课件共56页哦512.新牌号（新牌号（1997年开始使用）年开始使用）规则：规则：凡是已经在铝合金国际牌号注册协议组织注册命名的，直接用国际四位数凡是已经在铝合金国际牌号注册协议组织注册命名的，直接用国际四位数字体系牌号；字体系牌号；凡是未在铝合金国际牌号注册协议组织注册命名的，凡是未在铝合金国际牌号注册协议组织注册命名的，采用国际四位字符体系牌采用国际四位字符体系牌号：号：XAXX第第1、3和和4位为数字，其意义与在国际四位数字体系位为数字，其意义与在国际四位数字体系 牌号命名方法牌号命名方法中的相同；中的
47、相同；第第2位用英文大写字母，表示合金的改型位用英文大写字母，表示合金的改型第51页，此课件共56页哦52第52页，此课件共56页哦53（一）国（一）国际际牌号牌号规则规则：根据主要合金元素来命名，用四位数字根据主要合金元素来命名，用四位数字标记标记；第一位数字表示主要合金系；第一位数字表示主要合金系；第二、三位数字表示不同的合金；第二、三位数字表示不同的合金；小数点后的数字表示小数点后的数字表示产产品形式：品形式：0为铸为铸件件1为标为标准准铸锭铸锭2为为特殊特殊铸锭铸锭七、铝合金牌号七、铝合金牌号(铸造铝合金铸造铝合金)第53页，此课件共56页哦54（一）国（一）国际际牌号牌号1xx.x纯
48、铝铸纯铝铸造合金造合金2xx.xAl-Cu系系铸铸造合金造合金3xx.x含含Mg或（和）或（和）Cu的的Al-Si 系系铸铸造合金造合金4xx.xAl-Si 系二元系二元铸铸造合金造合金5xx.xAl-Mg系系铸铸造合金造合金7xx.xAl-Zn系系铸铸造合金造合金8xx.xAl-Sn系系铸铸造合金造合金第54页，此课件共56页哦55（二）中国牌号（二）中国牌号ZL10X Al-Si 系二元系二元铸铸造合金造合金ZL20X Al-Cu系系铸铸造合金造合金ZL30X Al-Mg系系铸铸造合金造合金ZL40X Al-Zn系系铸铸造合金造合金注：注：X可以是两位数，如可以是两位数，如ZL1011七、铝合金牌号七、铝合金牌号(铸造铝合金铸造铝合金)第55页，此课件共56页哦56感谢大家观看第56页，此课件共56页哦