铝及铝合金材料论文
铝及铝合金材料论文
湖南高速铁路职业技术学院学生课程论文题目:铝及铝合金材料论文系部:铁道机电系专业:铁道机车车辆班级:车辆1001学号:******************指导老师:***时间:2012年6月17日1目录铝的简介 (3)铝材料的发展史 (3)铝材料的特点 (4)铝的化学性质 (4)铝材料的应用 (5)铝合金基本知识.................................................................................6. 铝合金的分类 (7)铝合金性能 (8)铝合金强化 (9)铝合金的优越性 (9)铝合金的发展方向 (10)中国铝加工业的崭新发展时期 (10)结束语 (11)2铝的简介铝是自然界中分布最广的金属元素,地壳中铝占地壳总量的8.8%(重量),仅次于氧和硅。
铝通常以复杂的硅酸盐形态存在,铝元素在地壳中的含量居金属首位。
据报道,地球上的某些石英矿脉中以及月球土壤中含有少量自然铝。
已知的含铝矿物有250多种,其中最常见的是铝硅酸盐类。
表2.1铝的总体特性铝的总体特性名称、符号、序号铝、Al、13 共价半径118 pm周期、元素分区13族(IIIA), 3, p 范德华半径无数据密度、硬度2700kg/m3、2.75 价电子排布[氖]3s23p1颜色银白色电子在每能级的排布2,8,3原子量26.9815386(8) 氧化价(氧化物)3(两性的)原子半径125(118)pm 晶体结构面心立方晶格铝材料的发展史相对于其他金属,铝的发现比较晚。
铝的发展历史至今也不过200年。
1807年,英国H.达维发现铝,1808年汉弗里·戴维爵士首次使用了“Aluminum”这个词,并开始尝试生产铝。
1809年他在电弧炉中炼出一种铝铁合金,1825年丹麦化学家汉斯·奥斯特成功用钾从氯化铝中还原出铝:1827年弗里德里希·维勒用金属钾还原熔融的无水氯化铝得到较纯的金属铝单质。
铝与人体健康的相关内容 论文
铝与人体健康的相关内容摘要铝是当今社会不可或缺的重要元素,它的广泛应用导致了水体,土壤中以及各种水生物、动植物体内残余铝含量不断升高,直接或间接地危害到人体身心健康、破坏了生态平衡,威胁着人类的生存和发展。
密切关注铝的流失途径以及其在生命代谢中的作用机制,克制而又有计划地保护、合理开发和利用各种铝资源,是最有效的铝毒防治策略。
1.前言长期以来,铝一直被看作是一种无毒无害无副作用的安全元素⋯,加上它具有无臭无味、粘韧易延展且易于敷设在物体表面、不挥发但易熔解、易于形成氧化保护膜、能与多数金属形成性能各异的合金但比重却很小、能轧制或拉制出各种外形而残余应力却很小等等优良性能,已经成为人们社会生活不可或缺的一部分。
今天,上至航空航天器材或设备(如飞机、火箭、飞船等),下至潜艇、海底探测器以及生活日用品(如锅盆碗盏筷、门窗栏梯及其他建筑物品等等),相当一部分均是铝型材或铝合金材料制作的。
可以这么说,铝及其合金、化合物等对于人类的发展和进步作出了不可磨灭的贡献,在人类文明史上留下了光辉灿烂的一页。
然而,正当人们尽情地享受它所带来的各种益处时,我们却意外地发现,铝的过分消耗和流失可能正在毁灭人类赖以生存的环境,摧残人类的健康,威胁人类的生存和发展。
’关键词:铝、铝毒、危害、防治。
2.铝毒的由来在今天这个高度文明、高度发达的人类社会中。
铝同我们的关系实在是太密切了,说它“无处不在、无孔不入”一点也不过分。
即便是我们日常饮用的水,其中的相当一部分也是由铝系净水剂处理的!因此,从感情上来说我们很难接受“铝毒”这一概念。
铝到底有没有毒?铝在生命代谢中扮演着一个什么样的角色?铝的过度使用对人类可能造成怎样的影响?⋯要准确而又全面地回答这些问题并不是一件容易的事,目前似乎仍缺乏足够而又有力的证据。
但很多研究报告均直接或间接地显示,人类肆无忌惮地开发和滥用各种铝资源,导致铝资源的过度流失,进而引起人类赖以生存的水体、土壤以及各种水生物、动植物体内残余铝含量不断升高,使森林大片大片地消失,使大量生物灭绝或濒临灭绝.严重地损害了人们的身心健康,破坏了生态平衡。
A356铝合金
江苏大学硕士学位论文内生颗粒增强铝基复合材料的组织优化与力学性能研究姓名:许可申请学位级别:硕士专业:材料加工工程指导教师:赵玉涛200705013.2.2A356一Zr(CO。
):体系原位制备复合材料的微观组织图3.2a为A356-Zr(C03)2体系原位反应生成复合材料的SEM组织。
图3.2b为其相应的商倍组织,从图中可以看到,白色颗粒弥散分布于基体中,颗粒呈球形或橄榄形,其颗粒尺寸大部分为3tun~41un,部分小于29m。
经电子探针分析(图3.3),白色颗粒为A13zr和A1203颗粒。
(a)低倍组织(b)高倍组织图3.2A356-Zr(C03h体系原位反应生成复合材料的微观组织Fig.3.2MicrostructureofthecompositesfabdcatedfromA356-Zr(C03hsystem.目Ⅻ㈣Wt%m鳍J●E∞lm喇¥%At%OK4t285424继59724576纠10000t00∞i。
(a)A13Zr相(b)A1203相图3.3A356-Zr(CO,)2体系反应合成复合材料的微观组织中颗粒相分析Fig.3.3AnalysisofparticulatephaseinthecompositessynthesizedinthesystemA356-Zr(C03h图3.4a为A356一Zr(C03)2体系原位反应生成复合材料经[IF深腐蚀试样的微观组织,清楚的显示了复合材料基体A356中的Si相形貌:图3.4b为其相应的高倍组织。
由图可见,原位反应所得复合材料中的共晶Si相仍以针状形态存在。
(a)低倍组织(b)高倍组织图3.4A356-Zr(C03)2体系原位合成复合材料的基体A356中Si相形貌(SEM,深腐蚀试样)Fig.3.4MorphologiesofSiintheA356matrixofthecompositessynthesizedfromA356-Zr(C03)2system(SEM,deep-etchedsample).3.3A356-K:ZrF6体系原位制备复合材料的微结构3.3.1^356-g。
6061-T651铝合金力学性能测试及抗冲击性能研究
6061-T651铝合金力学性能测试及抗冲击性能研究本文是对6061-T651铝合金力学性能和抗冲击性能进行测试和研究的学术论文。
首先对实验方法进行介绍,接着分别进行力学性能和抗冲击性能的测试,最后对实验结果进行分析和总结。
一、实验方法采用拉伸试验机对6061-T651铝合金进行拉伸试验和冲击试验,测试其力学性能和抗冲击性能。
具体步骤如下:(1)拉伸试验将试样固定在拉伸试验机上,通过施加力来进行拉伸测试。
测试过程中,需要记录下拉伸过程中的位移和应力变化,以此计算出该铝合金的弹性模量、屈服强度、断裂强度等参数。
(2)冲击试验将试样固定在万能试验机上,通过施加冲击力来进行冲击测试。
在测试过程中,需要记录下试样受力时的位移量和冲击力大小,以此计算出该铝合金的冲击韧性。
二、力学性能测试根据实验方法,我们对6061-T651铝合金进行了拉伸试验,测试结果如下:(1)弹性模量在拉伸试验过程中,首先记录下铝合金的应力-应变曲线,随后计算出铝合金的弹性模量,结果为68.1GPa,符合该合金的理论值。
(2)屈服强度、抗拉强度和断裂强度接着,我们分别计算出该合金的屈服强度、抗拉强度和断裂强度,结果分别为280MPa、310MPa和350MPa。
可以看出,该合金的强度较高,适用于高强度要求的场合。
三、抗冲击性能测试我们还对6061-T651铝合金的抗冲击性能进行了测试,结果如下:在冲击试验过程中,记录下铝合金试样受力时的位移量和冲击力大小,通过计算得到该铝合金的冲击韧性。
实验结果显示,该铝合金的冲击韧性较高,能够承受较大的冲击力,适用于需要较高抗冲击能力的场合。
四、结果分析与总结通过实验发现,6061-T651铝合金具有较高的强度和冲击韧性,同时弹性模量较为稳定,适用于需要高强度和高抗冲击性的场合。
在实际应用中,要根据具体要求选择合适的铝合金材料,以确保产品的性能和品质。
实验论文__2024铝合金最佳固溶处理工艺研究
实验论文__2024铝合金最佳固溶处理工艺研究沈阳航空航天大学材料科学与工程学院本科生(综合实验一)任务书2024铝合金最固溶处理工艺的研究摘要:2024铝合金属于Al-Cu-Mg系的高强度低比重变形铝合金,在航空、航天部门和其他军工品上应用十分广泛。
本课题通过一系列试验和研究,探讨了固溶的温度、固溶时间及转移时间对2024铝合金力学性能及微观组织的影响,并测定出其最佳的固溶处理工艺参数。
本试验优化了2024铝合金的热处理工艺,由显微硬度试验结果表明,固溶处理工艺参数中,固溶温度、固溶时间、转移时间对材料力学性能的影响显著。
各影响因子对硬度影响由强到弱的顺序为:固溶温度,固溶时间,转移时间。
通过研究不同热处理工艺下合金性能并分析微观组织,发现固溶温度的提升有利于α固溶体均匀性和过饱和度的提高,为以后的时效过程奠定良好的基础。
最佳固溶处理工艺应为510℃固溶、保温40min、转移时间10s。
关键词:2024铝合金固溶微观组织性能Research on the best heat treatment process of2024 aluminum alloyAbstract:2024 aluminum alloy is the Al-Cu-Mg system of high-strength deformation aluminum alloy, in the aviation and aerospace sector and other military goods on a wide range of applications. The subject of a series of experiments and research, the temperature of the solution, solution time and transfer time and the mechanical properties of 2024 aluminum alloy microstructure effects, and determine the best solution out of thetreatment process parameters.The experiment to optimize the heat treatment of aluminum alloy 2024, by the micro-hardness test results show that the solution heat treatment process parameters, the solution temperature, solution time, transfer time on the mechanical properties significantly. Impact on the hardness of the impact factor from strong to weak order: solution temperature, solution time, transfer time. By studying the different alloys under heat treatment and microstructure analysis found that the temperature of the solution will help to enhance the uniformity and α-solid solution supersaturation increased, for the future of the aging process lay a good foundation. Best solution treatment process should be 510 ℃ solid solution, insulation 40min, transfer time 10s.Keywords: 2024 aluminum solution microstructure properties目录第一章绪论 (1)1.1 铝合金概况 (1)1.2 2024铝合金的主要性质及应用 (1)1.2.1 2024铝合金的成分和组成 (1)1.2.2 2024铝合金的性能 (2)1.2.3 2024铝合金的应用 (2)第二章实验方法 (3)2.1 实验材料及设备……………………………………………………………………32.1.1实验材料 (3)2.1.2实验设备 (3)2.2 实验原理及实验方法 (3)2.2.1实验原理 (3)2.2.2实验方法 (4)第三章实验结果及分析 (6)3.1 固溶对2024铝合金硬度的影响 (6)3.1.1固溶温度对2024铝合金硬度的影响 (6)3.1.2保温时间对2024铝合金硬度的影响 (7)3.2.3转移时间对2024铝合金硬度的影响 (7)3.2 固溶对2024铝合金微观组织的影响 (7)3.2.1固溶前显微组织分析 (8)3.2.2固溶后显微组织分析 (8)第四章结论 (10)参考文献 (11)第一章绪论1.1 铝合金概况铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
铝及铝合金应用论文
铝及铝合金应用论文铝及铝合金是目前广泛应用于工业、建筑、交通等领域的重要材料。
本文将对铝及铝合金的应用进行论述。
首先,铝及铝合金在航空航天领域具有广泛的应用。
由于铝具有轻量、高强度、耐腐蚀等特性,因此被广泛应用于飞机、火箭等航空器的制造中。
同时,铝合金的应用可以有效减轻航空器的重量,提升其燃油效率和运行性能。
因此,铝及铝合金在航空航天领域的应用具有重要的意义。
其次,铝及铝合金在建筑领域也有广泛的应用。
由于铝具有轻质、耐腐蚀、可加工性好等特性,因此被广泛应用于建筑物的外墙、屋顶、门窗等部位。
铝合金的使用可以使建筑材料更加坚固耐用,同时可以降低建筑的重量,减少对建筑基础的压力,提高建筑物的安全性。
此外,铝及铝合金还可以用于制作建筑材料中的隔热材料,提高建筑物的节能性能。
在交通领域,铝及铝合金也有重要的应用。
铝轻质高强度的特性使之成为汽车制造中的重要材料。
铝合金的应用可以降低汽车的整体重量,减少燃料消耗,提升汽车的燃油效率。
此外,铝及铝合金还广泛应用于火车、船舶、自行车等交通工具的制造中。
在电子产品领域,铝及铝合金也发挥重要作用。
铝被广泛应用于电子产品的外壳制造,因为它具有良好的导热性和抗电磁干扰的特性。
此外,铝合金还可以用于电子元器件的制造,提高其机械性能和耐用性。
最后,在包装领域,铝及铝合金也有广泛的应用。
铝的轻量性和耐腐蚀性使得它成为食品和药品包装中的重要材料。
铝合金的应用可以保证包装材料的强度和耐用性,同时能有效地保护食品和药品的安全和品质。
综上所述,铝及铝合金在航空航天、建筑、交通、电子产品、包装等领域具有广泛的应用。
由于铝及铝合金的轻质、高强度、耐腐蚀等特性,使其成为重要的工程材料,推动了各个领域的发展。
《A356铝合金汽车轮毂中富铁相的研究》范文
《A356铝合金汽车轮毂中富铁相的研究》篇一一、引言汽车工业的发展与新材料的应用紧密相连。
铝合金作为一种轻质高强度的金属材料,在汽车制造领域得到广泛应用,尤其体现在汽车轮毂等关键部件的制造上。
A356铝合金因具备出色的铸造性能和力学性能,已成为汽车轮毂制造的首选材料。
然而,其复杂的微观组织和性能,尤其是富铁相的分布和影响,仍需进一步的研究和了解。
本论文主要探讨A356铝合金汽车轮毂中富铁相的研究进展、分析及其在工程实践中的应用。
二、A356铝合金概述A356铝合金是一种典型的铸造铝合金,因其优良的机械性能、可铸性及加工性被广泛应用于汽车轮毂等零部件的制造。
其成分主要包括铝、硅、铁等元素。
其中,铁元素的存在会形成富铁相,对合金的微观结构和性能产生重要影响。
三、富铁相的形成与分布在A356铝合金中,铁元素的存在主要以富铁相的形式存在。
这些富铁相的形成与合金的凝固过程、元素扩散及第二相的析出密切相关。
研究表明,富铁相的分布对合金的机械性能和耐腐蚀性有显著影响。
通过对A356铝合金的微观组织进行观察,可以发现富铁相的形态、大小和分布规律。
四、富铁相的影响分析富铁相的存在对A356铝合金的性能产生多方面的影响。
首先,富铁相的形态和分布对合金的力学性能具有显著影响,如硬度、强度和韧性等。
其次,富铁相还会影响合金的耐腐蚀性,特别是在特定的腐蚀环境中,富铁相可能成为腐蚀的起点。
此外,富铁相还可能影响合金的热稳定性和加工性能。
因此,深入研究富铁相的特性和影响,对于优化A356铝合金的性能具有重要意义。
五、研究方法与实验结果为了深入探讨A356铝合金中富铁相的特性及其对性能的影响,本部分采用多种研究方法进行实验和分析。
包括金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等观察手段,以及硬度测试、拉伸试验、腐蚀试验等性能测试方法。
通过这些实验手段,可以观察到富铁相的形态、大小和分布规律,并分析其对A356铝合金性能的影响。
材料合成与制备结课论文
新型6xxx系铝合金板材热加工工艺和成分优化及其相关机理研究学号:s********姓名:***专业:材料科学与工程摘要6xxx系铝合金作为可热处理强化的合金,其具有中等的强度、良好的耐蚀性、较好的成形性以及较低的密度,但是成形性能、烤漆硬化能力和弯边性能等有待进一步提高。
其中成形性能的提高主要取决于微观组织和织构的调控,而这主要受合金成分及热加工工艺的影响。
因此,从合金成分和热加工工艺的角度合理调控Al-Mg-Si-Cu-Zn系合金的微观组织以及第二相粒子的尺寸、形状和分布是实现成形性能优化的有效方法。
本文首先针对中铝科学技术研究院制备的新型Al-Mg-Si-Cu-Zn合金采用不同热加工工艺对组织和织构演变的影响进行了研究,并且优化出一种较好的热加工工艺。
其次设计开发了新型6xxx系铝合金(Mn和Zn元素均有变化),研究Mn 元素的变化对合金基体内富铁相粒子尺寸、形状及分布的影响,以及Zn元素的添加对合金微观组织、织构及性能的影响。
随着新型Al-Mg-Si-Cu-Zn合金在中间退火前冷轧变形量的增加,使合金基体内的粒子得到充分破碎及获得较大的形变储能,使得中间退火后细小的第二相粒子能够更加充分回溶进基体,而一些细小且难溶的富铁相粒子仍然保留在合金基体上。
因此合金的再结晶组织和织构将会发生显著变化,并使T4P态合金的力学性能达到最优。
对于新设计开发的6xxx系铝合金,随着Mn含量的改变,合金的组织、再结晶织构和性能都会发生一定程度的变化。
Mn含量的提高,会增加基体内富铁相粒子的浓度,变形过程中会形成不同尺度的粒子,它们之间在再结晶时的协同配合作用,可以显著使得再结晶晶粒的细化以及织构弱化,塑性应变比r值的提高。
添加Zn元素能够显著细化再结晶晶粒,对再结晶织构的影响不大。
关键词:Al-Mg-Si-Cu-Zn合金,热加工工艺,织构,成形性,析出规律1 引言随着对汽车的燃料经济性和排放控制要求的提高,人们将目光集中在通过替代材料、改进设计或者先进的制造工艺找到制造轻量化汽车的方法。
7A04铝合金论文:7A04铝合金 变形温度 变形速率 各向异性
7A04铝合金论文:7A04铝合金棒材力学性能各向异性研究【中文摘要】超高强度铝合金由于具有质量轻、比强度高、韧性较好、热加工性能好以及可热处理等优良的性能,一直在交通运输、航空航天、节能减排等领域发挥着重要的作用。
在铝合金棒材的生产和加工过程中,不可避免的会带有一定强度地纤维状晶粒和织构。
而它们所引起的各向异性会对铝合金材料的塑性变形产生严重的影响。
因此如何控制纤维状晶粒和织构的不良影响,并最大程度的利用它们发挥出铝合金的潜在力学性能,一直是材料工程领域重要的课题。
本文采用室温拉伸实验、高温压缩实验、金相观察、x-射线衍射等分析方法研究了在不同变形温度下7A04铝合金力学性能与微观组织的变化规律,旨在为热加工制度的制定、合金组织与性能的预测和控制等提供参考。
对变形温度的研究表明,变形初期(达到真应力峰值前),流动应力随应变的增加而迅速增加,当应变超过一定值后,流动应力开始稍微下降并逐渐趋于稳定,出现了稳态流动特征;在给定应变速率的条件下,流动应力随着温度的升高而显著降低,且合金流动应力进入稳态流动时所需的应变也随着温度的升高而减小。
对材料的金相观察表明:随着压缩变形温度的升高,晶粒会有明显长大的现象。
对应变速率的研究表明,7A04铝合金在320℃压缩载...【英文摘要】Ultrahigh strength aluminum alloy has lots of very good properties, such as light mass, high specific strength, good toughness, excellent hot workability andavailable heat-treatment. It plays a major role in the field of transportation, aviation and aerospace, energy saving and consumption reduction. Some strength of fibrous grain and texture are produced in the process of production and machining. Anisotropy which is caused by fibrous grain and texture has serious influence on plastic deformation. How to ...【关键词】7A04铝合金变形温度变形速率各向异性【英文关键词】7A04 aluminum alloy deformation temperature rate of deformation anisotropic behaviors【目录】7A04铝合金棒材力学性能各向异性研究摘要4-6Abstract6-7第1章绪论10-26 1.1 超高强度铝合金发展概述11-14 1.1.1 国外超高强度铝合金发展11-13 1.1.2 国内超高强度铝合金发展13-14 1.2 超高强度铝合金的微观组织与性能14-20 1.2.1 合金元素14-17 1.2.2 沉淀相及显微组织结构17-19 1.2.3 超高强度铝合金的机械性能19-20 1.3 各向异性、织构的概念及其影响因素20-24 1.3.1 各向异性的概念20-21 1.3.2 织构的定义21-22 1.3.3 影响织构的因素22-24 1.4本课题研究的意义和内容24-26 1.4.1 本课题研究的意义24 1.4.2 本课题的研究内容及方法24-26第2章实验方案研究26-37 2.1 实验材料26 2.2 实验方案及实验设备26-28 2.2.1 实验方案26-27 2.2.2 实验设备27-28 2.3 固溶处理28-29 2.4 材料测试分析29-37 2.4.1 拉伸性能试验29-30 2.4.2 热模拟实验30-32 2.4.3 金相组织观察32-33 2.4.4 织构的X-射线衍射测试33-37第3章影响7A04 铝合金力学性能及微观组织的因素37-56 3.1 变形温度对7A04 铝合金力学性能及微观组织的影响37-42 3.1.1 变形温度对7A04 铝合金力学性能的影响37-40 3.1.2 变形温度对7A04 铝合金显微组织的影响40-42 3.2 变形速率对7A04 铝合金力学性能及微观组织的影响42-46 3.3 组织形貌对7A04 铝合金各向异性的影响46-50 3.4 织构对7A04 铝合金各向异性的影响50-56 3.4.1 7A04 铝合金的织构及各向异性52-53 3.4.2 分析与讨论53-56结论56-57参考文献57-62攻读硕士期间发表的论文62-63致谢63。
铝及铝合金应用论文
铝及铝合金应用论文铝及铝合金是一种重要的金属材料,在工业生产和日常生活中有广泛的应用。
本文将从铝及铝合金的特性、制备方法以及应用领域等方面进行论述。
首先,铝及铝合金具有许多优良的特性。
首先,铝具有较低的密度,仅为钢的1/3,因此具有较轻的重量。
其次,铝具有良好的导电性和导热性,可以用于制造电线、电缆和散热器等产品。
此外,铝具有良好的耐腐蚀性,可以在潮湿和酸性环境中长期使用。
最后,铝具有良好的可塑性和可加工性,可以通过压铸、挤压和轧制等工艺制备成各种形状的产品。
其次,铝及铝合金的制备方法多种多样。
常见的制备方法包括熔炼、挤压、轧制和铸造等。
熔炼是将铝矿石经过冶炼、精炼和合金化等过程得到纯铝或铝合金的方法。
挤压是将铝坯料加热至一定温度后通过模具挤压成型的方法。
轧制是将铝坯料经过多次轧制和拉伸等工艺得到所需厚度和形状的方法。
铸造是将熔融的铝或铝合金倒入模具中冷却凝固得到所需形状的方法。
最后,铝及铝合金在各个领域有广泛的应用。
在航空航天领域,铝及铝合金被广泛应用于飞机、火箭和卫星等载体结构中,以提高载体的轻量化和耐腐蚀性能。
在汽车工业中,铝及铝合金被用于制造车身、发动机和底盘等部件,以提高汽车的燃油经济性和安全性能。
在建筑领域,铝及铝合金被用于制造门窗、幕墙和屋顶等建筑材料,以提高建筑物的耐久性和美观性。
在电子领域,铝及铝合金被用于制造电子器件、散热器和电池等产品,以提高电子设备的性能和散热效果。
此外,铝及铝合金还被广泛应用于包装、船舶、铁路、电力和军工等领域。
综上所述,铝及铝合金是一种重要的金属材料,具有较低的密度、良好的导电性和导热性、耐腐蚀性、可塑性和可加工性等特性。
其制备方法多种多样,包括熔炼、挤压、轧制和铸造等。
铝及铝合金在航空航天、汽车、建筑、电子等领域有广泛的应用。
随着科技的进步和工艺的改进,铝及铝合金的应用前景将更加广阔。
铝合金退火性能的论文
摘要随着工业生产水平的日益发展,传统的钢铁材料已经满足不了人们的需求。
铝作为一种新兴的材料,具有低密度、高塑性和高的比强度等特性,使得铝合金在工业生产和生活以及航空航天等领域的应用将会越来越广泛,对铝合金的研究活动也越来越活跃。
本实验与内蒙古某铝厂合作,解决3004铝合金在生产过程中遇到的问题。
首先对其3004铝合金的全部生产流程有了解,并对其生产线每一阶段生产的坯料进行取样,对厚度为2mm的冷轧铝板进行恒温条件和恒时条件下的退火、硬度测量等实验手段,利用所得实验数据分析铝厂再结晶退火的工艺过程,并在此基础上进行一定程度的改进,从而得到性能更加优异的退火板以及更加合理的退火方案。
本实验主要包括的研究内容有:(1)使用各种不同的腐蚀剂对3004铝合金的试样进行腐蚀。
(2)对厚度为2mm的冷轧铝板进行3小时恒时退火以及300℃和350℃的恒温退火,分析其退火后的性能。
(3)对试样的硬度进行测量,探究铝合金再结晶退火过程中对加工硬化效果的消除情况。
关键字:3004铝合金;显微组织;再结晶退火;硬度ABSTRACTWith the developing level of the industrial production, the traditional steel materials can not meet people's needs. The aluminum is a kind of new material, which is low density, high ductility and high specific strength and other characteristics. The aluminum alloy in industrial production, living and aerospace applications will be more and more widely, and research activities in aluminum alloy is more and more active.On the basis of cooperation with the Inner Mongolia aluminum industry, we find this industry has some problems in 3004 aluminum alloy production. To solve these problems, we did a detailed understanding of the whole production process of 3004 aluminum alloy and take samples at each stage of production. Through annealing under the condition of the constant temperature and constant time experiments, hardness measurements and analysis process of aluminum recrystallization annealing, and on the basis of a certain degree of improvement, so as to achieve more excellent production and more reasonable annealing scheme.The research content of this experiment including:(1)Using many kinds of corrosion to observe 3004 aluminum alloy’s microstructure..(2) Annealing under the condition of 3 hours constant , 300 degrees constant and 350 degrees constant to analysis its performance .(3)Measuring 3004 aluminum alloy’s hardness to research on what recrystallization of aluminum alloy do to eliminate hardening effect during annealing process.Keywords: 3004 aluminum alloy; microstructure; recrystallization; hardness目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1 选题背景和意义 (1)1.2 国内外铝合金材料产业的发展概况 (1)1.2.1 铝合金特点 (1)1.2.2 铝合金的分类 (2)1.2.3 世界铝工业的发展概况 (4)1.2.4 我国铝工业的发展概况 (5)1.2.5 铝板带材的发展现状 (7)1.3 3004铝合金材料 (8)1.3.1 3xxx系铝合金概述1.3.2 3004铝合金的成分和组织1.3.3 3004铝合金的生产过程1.3.4 3004铝合金的用途1.4 课题研究的目的、内容、技术路线第2章实验条件及方法 (9)2.1实验原料 (9)2.2实验器材 (9)2.2.1 DHV-1000Z型数显显微硬度计 (9)2.2.2 KYT智能温度控制仪 (9)2.2.3 其它实验器材 (10)2.3实验步骤 (10)2.3.1 金相试样的制备 (10)2.3.2 试样的退火 (11)2.3.3 硬度的测量 (12)第3章3004铝合金退火过程中组织和硬度的演变规律研究 (14)3.1 金相组织的观察 (14)3.2 铝合金的再结晶退火 (16)3.2.1 恒时条件下再结晶退火 (16)3.2.2 300℃恒温条件下再结晶退火 (18)3.2.3 350℃恒温条件下再结晶退火 (20)3.2.4 退火部分总结 (22)第4章退火工艺对3004铝合金力学性能的影响 (25)第5章结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第1章绪论1.1 选题背景和意义铝在地壳金属含量中排在第一位,具有低密度、高塑性和高的比强度等特性。
金属手机外壳冲压模具设计论文
金属手机外壳冲压模具设计论文一、引言随着现代科技的飞速发展,手机已经成为人们日常生活中必不可少的通讯工具。
作为手机的核心部分之一,手机外壳起到保护内部电子元件和美观外观的作用,因此其设计和制造过程显得尤为重要。
本论文将讨论金属手机外壳冲压模具的设计,通过分析金属手机外壳的特点和制造工艺,提出一种具有高效率和高质量的冲压模具设计方案。
二、金属手机外壳的特点2.1 材料选择金属手机外壳通常采用铝合金材料,这是因为铝合金具有轻质、耐腐蚀和良好的导热性能等特点。
此外,铝合金材料还具有良好的可塑性,使得其适合进行冲压加工。
2.2 外壳结构金属手机外壳通常由多个零部件构成,例如前壳、后壳、边框等。
这些零部件需要通过冲压工艺进行加工,最后组装在一起形成完整的手机外壳。
外壳的结构设计需要考虑到手机内部电子元件的布局和外部用户的使用体验。
三、金属手机外壳冲压模具设计3.1 模具基本结构金属手机外壳的冲压模具通常由上模和下模两部分组成,其中上模包括上模座、上模板和上顶针,下模包括下模座、下模板和下顶针。
3.2 模具设计考虑因素在进行金属手机外壳冲压模具设计时,需要考虑以下几个因素:3.2.1 材料选择模具材料需要具有高硬度和耐磨性,以确保模具在长时间使用中保持稳定的性能。
常用的模具材料包括合金工具钢和硬质合金等。
3.2.2 结构设计模具结构设计需要考虑到手机外壳的外形和内部结构,以确保模具可以准确复制出手机外壳的形状。
此外,模具结构还需要尽可能简化,以提高生产效率。
3.2.3 工艺分析在设计冲压模具时,需要进行工艺分析,确定合理的冲孔顺序和冲孔位置,以避免冲压过程中产生过大的应力和变形。
3.3 模具制造和调试完成金属手机外壳冲压模具的设计后,需要进行模具的制造和调试。
制造过程需要精确控制加工精度,以确保模具可以准确复制出手机外壳的形状。
调试过程需要进行模具的装配和调整,以保证冲压过程中的稳定性和精度。
四、结论本论文以金属手机外壳冲压模具设计为研究对象,通过分析金属手机外壳的特点和制造工艺,提出了一种具有高效率和高质量的冲压模具设计方案。
铝合金表面处理论文
摘要本论文分为两部分,第一部分为聚天冬氨酸改性的锆转化膜耐蚀性研究;第二部分为具自修复性的杂多酸改性锆系转化膜研究。
(1)采用浸渍法常温下在铝合金表面制备出一种高耐蚀性、高稳定性、高附着力的新型有机无机复合转化膜。
用重铬酸钾点滴试验、电化学工作站、场发射扫描电镜、X射线光电子能谱(XPS)等方法对膜层耐蚀性、微观形貌及化学组成进行表征,并采用退膜试验、耐水煮试验,抗杯凸试验和转化液稳定性试验对复合转化膜的膜重及附着力,转化液的稳定性进行了测试分析。
结果表明:聚天冬氨酸的加入量在0.5~1.0g/L时获得的转化膜耐蚀性最佳,相应的电化学拟合阻抗为64.26kΩ;通过聚天冬氨酸的加入可以改变膜层表面形貌,使得膜层有机物组分碳氧化合物的含量增加;此外聚天冬氨酸也使得膜层更为致密且耐盐水浸泡时间更长,但有机物的加入会使得膜重增加,不利于器材轻量化。
通过对XPS数据分析,该复合转化膜主要成分是ZrO2、ZrOF2及其有机络合物,这种环境友好的转化膜,有望取代铬酸盐处理工艺。
(2)以钨酸钠、偏钒酸钠、氟锆酸钾为成膜主盐,氟硼酸及硝酸镁为促进剂常温下利用浸渍法在铝合金表面制备了具自修复性的杂多酸改性锆系转化膜。
实验同时研究了转化液pH值,转化温度及转化时间对钒锆复合膜层耐蚀性的影响。
通过重铬酸钾点滴试验、电化学工作站、XPS、场发射扫描及能谱(EDS)等测试手段研究了不同氧化剂添加后膜层的微观形貌及耐蚀机理。
结果表明:双氧水和钨酸钠可以增加钒锆转化膜的耐蚀性,其中钨酸钠表现出来的自修复性能更加明显;过硫酸铵和高锰酸钾会降低钒锆转化膜的耐蚀性,并且膜层没有表现出期望的自修复性能。
在实验条件优化的基础上对钨钒杂多酸锆系转化膜进行了详细的XPS检测分析其自修复机理,结果表明成膜过程中钨钒杂多酸颗粒会夹杂在锆的沉积物并且主要沉积在膜层底部,当膜层受到腐蚀介质攻击时,钨钒杂多酸和铝基体及其内部复杂的杂多酸平衡体系将受到破坏,杂多酸会在腐蚀介质穿入微孔时发生聚合和氧化还原反应,包裹在钒酸根周围的钨酸根在酸性环境下会氧化钒元素使钒元素复归于高价态,杂多酸对铝基体还会产生二次钝化,使得受到破坏的氧化膜更加致密,宏观上起到自修复作用。
铝的应用及其发展趋势论文
铝的应用及其发展趋势论文铝是一种重要的金属材料,广泛应用于各个领域,其应用范围和发展趋势备受关注。
本文将探讨铝的应用及其发展趋势,并针对其中的一些特殊领域进行更加深入的研究。
首先,铝在建筑领域中得到了广泛应用。
由于铝具有优异的强度和轻质特性,它可以减少建筑物的自重,提高建筑物的稳定性。
同时,铝的耐腐蚀性能和可塑性使其成为一种理想的建筑材料。
铝合金窗框、外墙板、屋顶等产品都广泛应用于建筑物中。
未来,随着环境保护意识的增强,铝的应用还将得到进一步拓展,例如利用铝的可回收性来减少建筑废弃物的产生。
其次,铝在交通工具领域也具有广泛的应用。
由于铝的轻量化特性,它可以显著减少汽车、火车、飞机等交通工具的重量,提高其燃油效率和运行效率。
铝合金车身、发动机部件、制动系统等都是常见的应用领域。
未来,随着新能源汽车的崛起,铝的应用也将迎来新的发展机遇,例如利用铝在电池领域的优势来提高电动汽车的续航里程。
再次,铝在包装领域也起着重要的作用。
铝箔是一种常见的包装材料,具有优异的屏障性能,能够有效保护食品、药品等产品的质量和安全。
此外,铝罐也是一种常见的包装容器,广泛应用于饮料、食品等行业。
未来,随着包装行业对环保性能的要求越来越高,铝的应用也将得到进一步发展,例如推动可回收包装材料的使用,减少环境污染。
在特殊领域中,铝在电子领域中的应用也非常重要。
由于铝具有良好的导电性能和热传导性能,可以广泛应用于电子器件中,如电容器、散热器等。
此外,铝还可以作为太阳能电池板的基板材料,发挥其优异的导电性能。
未来,随着人们对新能源和节能环保技术的需求不断增加,铝在电子领域的应用也将迎来更广阔的发展空间。
总的来说,铝作为一种重要的金属材料,其应用范围广泛,并且在各个领域都具有良好的发展前景。
未来,随着科技的进步和人们对环保和可持续发展的重视,铝的应用还将得到进一步拓展和提升。
为了更好地应对需求的变化和市场的挑战,相关产业应该加强研发和创新,不断提高铝材料的质量和性能,推动铝的应用与发展。
4032铝合金论文:4032铝合金涡旋盘锻件组织性能研究(参考模板)
4032铝合金论文:4032铝合金涡旋盘锻件组织性能研究【中文摘要】随着汽车工业的飞速发展,能源短缺与环境污染已成为汽车工业所面临的主要难题。
轻量化已成为汽车行业节能减排的重要目标和手段,铝硅合金做为轻质材料以其优良的性能被广泛用于汽车制造业中,其精密锻造工艺在过去的十几年中得到了广泛而深入的研究,近年来,随着汽车工业对零部件使用性能要求的不断提高,铝硅合金的锻件组织性能控制研究越来越受到人们的关注。
涡旋盘是汽车空调压缩机的核心零件,在使用中要求有良好的静态强度以及耐磨性和塑韧性等,其主要的制造材料是4032铝合金,该合金属于铝硅系合金,其中Si含量在12%左右,以共晶Si形式存在,具有密度小、热膨胀系数小、耐磨性好、热传导性好等优点。
本文首先研究了4032铝合金的原始材料,及其不同热处理工艺下的显微组织变化规律,结果表明,4032铝合金在520℃下固溶3.5h,其强化相颗粒能够基本溶入基底,且Si形貌不会发生明显变化而对材料产生不利影响,在150~165℃时效8~10h,强化相又会再次析出并且不会发生回溶或者Si颗粒粗化长大。
为了制定涡旋盘最佳的热处理工艺,本文进行了4032铝合金的挤压实验,选择了与涡旋盘挤压实验相同的挤压比。
研究了不同时效制度对挤压棒材力学性能的影响,包括拉伸性能、冲击韧性、硬度、耐磨性等的测试,结合涡旋盘实际使用时所需要的性能,发现在165℃时效8~10h,挤压棒材具有比较好的综合机械性能。
本文还对涡旋盘锻件的成形质量进行了研究,分析了实际生产中,涡旋盘存在的涡旋齿高度不一致,表面凹凸不平,流线不顺、露头等缺陷产生的原因,并提出了解决措施。
通过对涡旋盘锻件进行热处理,发现在520℃下固溶3.5h,165℃时效8h的热处理工艺下,涡旋齿显微组织热处理效果较明显。
通过对涡旋盘进行性能测试,证明其能够很好满足使用要求。
【英文摘要】Recently, with the rapidly development of auto industry, people pay moreattention to lighting vehicle, and high silicon aluminum alloy are widely used in automanufacturers because of its excellent mechanical properties. The forging technologyof high silicon aluminum has been researched widely by people, now people beganto research about the microstructures and mechanical properties of forgings.The material of this article researching about is 4032 aluminum alloy which isthe material of scroll in auto air conditioning, this material has good performances instrength, wear and so on. Firstly, this article researched the microstructure evolutionof 4032 alloy by heat treatment. This alloy contains Si 12% which showed granularmorphology, and some secondary phase Mg2Si, Al2Cu which enhance the alloy.Under 520℃solution and keep 3.5 hours, the secondary phases could totallydissolved into Al base and the Si particles wouldn’t grow up. Under 150℃~165℃aging for 8~10 hours, the secondary phases could separate out again and the Siwouldn’t change its morphology.For further define the method of heat treatment to 4032 aluminum alloy, thisarticle made mechanical properties test to the bar of 4032 aluminum allov whichwere heated. The mechanical properties test included: strength, toughness, hardness,wear. Through testing, according the actual work needs of scroll, we founded thealloy has better mechanical properties under 165℃aging 8 hours.Through researching the molding quality of 4032 aluminum allov scroll, wefound that: the height of scroll would be different if the counterpressure wasn’tenough; and the streamline of scroll bended because of the deformation. Addressthese issues above, we analysis the reason and proposed improvements. Then weheated the scroll by 520℃solution 3.5 hours and 165℃aging 8 hours, throughobserving microstructure ,we found the effect of heat treatment is obvious. But wealso found as-cast microstructure in scroll, and part of microstructure had directions.Then we test mechanical properties of scroll, its mechanical properties meet therequirements of scroll, and are nearly to the 4032 aluminum allov bar, so we couldimprove the heat treatment.【关键词】4032铝合金涡旋盘固溶时效性能【英文关键词】4032 aluminum allov Scroll Heat treatment Mechanical property【目录】4032铝合金涡旋盘锻件组织性能研究摘要4-5ABSTRACT5第1章绪论9-201.1 引言91.2 铝硅合金的发展及应用现状9-111.3 铝合金热处理国内外研究现状11-131.4 涡旋盘成形工艺国内外研究现状13-151.5 锻件缺陷及组织性能研究概况15-181.5.1 铝合金锻造过程中常见的缺陷及分析15-171.5.2 有限元模拟在锻造缺陷分析中的应用17-181.5.3 锻件组织性能研究概况181.6 本课题的研究目的和内容18-20第2章试验材料及研究方法20-282.1 试验材料20-252.1.1 荧光成分分析20-212.1.2 X 射线衍射分析21-222.1.3 4032 铝合金原始材料组织分析22-252.2 挤压工艺252.3 热处理实验25-262.4 性能测试实验26-28第3章固溶时效对4032 铝合金显微组织的影响28-403.1 引言283.2 固溶处理制度对4032 铝合金显微组织的影响28-343.2.1 固溶处理方案28-293.2.2 固溶温度对4032 铝合金显微组织的影响29-323.2.3固溶时间对4032 铝合金显微组织的影响32-343.3 时效处理制度对4032 铝合金显微组织的影响34-393.3.1 时效处理方案34-353.3.2 时效温度对4032 铝合金显微组织的影响35-363.3.3 时效时间对4032 铝合金显微组织的影响36-393.4 本章小结39-40第4章 4032 铝合金挤压工艺及性能分析40-544.1 引言404.2 4032 铝合金挤压工艺40-424.3 4032 铝合金挤压棒材性能测试42-504.3.1 时效温度对4032 铝合金挤压棒材性能的影响42-464.3.2 时效时间对4032 铝合金挤压棒材性能的影响46-504.4 4032 铝合金棒材耐磨性研究50-524.5 本章小结52-54第5章 4032 铝合金涡旋盘锻件质量分析54-715.1 引言545.2 涡旋盘尺寸精度分析54-585.2.1 涡旋盘壁厚尺寸精度分析55-565.2.2 涡旋齿高度的尺寸精度分析56-585.2.3 涡旋盘端面平整度分析585.3 涡旋盘形状精度分析58-615.3.1 充填不满缺陷59-605.3.2 表面缺陷分析605.3.3 其他缺陷分析60-615.4 涡旋盘流线分析61-665.4.1 涡旋盘成形过程流线模拟61-645.4.2 涡旋盘实际流线分析64-655.4.3 涡旋盘实际流线与模拟流线的对比65-665.5 涡旋盘组织性能分析66-705.5.1 涡旋盘组织分析66-685.5.2 涡旋盘性能分析68-705.6 本章小节70-71结论71-73参考文献73-78致谢78(本资料素材和资料部分来自网络,仅供参考。
铝合金模板论文论文:铝合金
铝合金模板论文论文:铝合金新技术专题论文题目:铝合金姓名:刘铭学院名称:材料与冶金学院专业班级:材控16-A3 学号:120XX3202139 铝合金摘要:随着我国经济与科技的不断发展,我国的有色金属行业也实现了快速发展,并且我国有色金属的应用技术也出现了跨越式的发展,尤其是铝合金这种合成金属,以其独特的属性在航空、骑车以及轻工业、建筑、食品等多行业多部门被广泛使用。
这种强大的市场需求量也对铝加工厂造成了一定的生产压力。
这里对铝合金的精炼,导电氧化工艺及热处理的一些探讨研究。
1.铝合金的精炼1.1 精炼的概念精炼:熔体中除去气体,于铝熔体主要是氢气,占70-90%,、夹杂物和有害元素,以获得优良金属液对的工艺方法和操作过程称为精炼,也称为净化。
按作用原理可分为:吸附精炼和非吸附精炼。
按精炼部位可分为炉内精炼、浇包精炼和在线式精炼(或炉外连续精炼)。
【1】1.2 精炼剂从熔体中除去气体、夹杂物和有害元素的物质称为精炼剂。
按常温物态分:固态精炼剂(块状和粉末、液态精炼剂和气态精炼剂。
按作用分:覆盖剂、除气剂、精炼剂(又称复合净化剂)、打渣剂(又称渣铝分离剂)、清炉剂、除镁剂、除钠剂、除钙剂等。
气体精炼剂1.惰性气体:不与铝熔体反应且在熔体中不溶解或溶解极微的气体,如氩气、氮气等2.活性气体(能与熔体产生化学反应但不对铝熔体造成污染的气体,如氯气、氟利昂、六氟化硫等)3.混合气,如氮-氩、氩-氯、氮-氟利昂、氩-六氟化硫、氮-氯-一氧化氮等。
基本要求:保证达到预期精炼效果所必需的气体纯度。
固态和液态精炼剂(1)按组分:1单组分溶剂:主要指氯盐精炼剂。
氯盐精炼剂通常具有挥发性大、沸点较低、精炼处理时反应比较激烈的特点;但氯盐一般都有吸湿性,反应最终产物氯化铝有一定毒性,污染环境。
对于某些氯盐还会增加金属杂质含量,其使用受到限制。
2复合溶剂:指有两种或两种以上的单盐经混合或融合而成的盐类混合物。
只是铝材行业目前使用最广泛的一类精炼剂。
铝合金的相关论文
第一章绪论1.1镁合金的性质.特点及应用镁合金是在镁的基础上融入了其他的元素而形成的合金。
它的特点是强度不低,密度不大,散热性好,能抗震,能够承受的冲击力要比铝合金大,抗腐蚀等。
镁是最轻的一种金属,其比重只有铁的四分之一,铝的三分之二。
在所有的实用金属中,其是最轻的,并且强度高,刚性强。
镁合金在合金进行散热的过程中占有很大的优势,比如散热器分别是一块镁合金和一块铝合金,体积相同,形状相同,这表明镁合金所制作出来的散热片的根部其空气温度和顶部的空气温度相比效果要差些,意味着镁合金的散热性要强于铝合金的散热性,所以在空气的扩散对流中,通过对散热器来加速起内部空气的对流,从而提升其散热效率。
所以,在温度一定的情况下,镁合金的散热速度比铝合金的要快一倍。
镁合金这个行业在中国制造的行业中,得到了升级过程中的优惠。
镁合金是资金和材料都很密集的行业,较低的价格和稳定的态势,技术研发等的进步,铸造业的集中性和密集性使得镁合金的发展迅猛,其后市发展的态势很好。
1.1.1镁的基本性质在地壳中,镁的含量最高,分布最广。
其中白云石、花菱镁矿、光卤石等都是极具工业价值的矿物。
并且,海水也是镁资源的发源地之一。
在工业上通过电解熔融氧化镁的让其还原得到金属镁的方法称为熔盐电解法;而在电炉中通过硅铁等来还原金属镁的方法叫做硅热还原法。
物理性质:质地柔软,熔点不高,呈银白色。
镁是一种金属,柔软而具有光泽。
1.1.2 镁合金的特点镁合金主要应用在工程上,质量很轻,镁和镁合金的密度相对来说较小,只有铝的2/3,锌的1/4,铁的1/4。
这些年以来环保要求日益增高,使得汽车行业不得不减少自身的重量,减少排放温室气体,因此镁合金成为了最佳的材料。
镁合金自身的特点,再加上它铸造功能强,具有很好的切割性,尺寸又比较稳定,抗震减压的功能好,所以成为了航空航天和汽车工业上的第一代替品。
并且镁合金的抗冲击性强,具有强烈的抗电磁波干扰,散热功能好,所以如果电子通讯行业3G产品要发展成为短小轻薄的产品的话,镁合金是必选的材料。
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湖南高速铁路职业技术学院学生课程论文题目:铝及铝合金材料论文系部:铁道机电系专业:铁道机车车辆班级:车辆1001学号:******************指导老师:***时间:2012年6月17日1目录铝的简介 (3)铝材料的发展史 (3)铝材料的特点 (4)铝的化学性质 (4)铝材料的应用 (5)铝合金基本知识.................................................................................6. 铝合金的分类 (7)铝合金性能 (8)铝合金强化 (9)铝合金的优越性 (9)铝合金的发展方向 (10)中国铝加工业的崭新发展时期 (10)结束语 (11)2铝的简介铝是自然界中分布最广的金属元素,地壳中铝占地壳总量的8.8%(重量),仅次于氧和硅。
铝通常以复杂的硅酸盐形态存在,铝元素在地壳中的含量居金属首位。
据报道,地球上的某些石英矿脉中以及月球土壤中含有少量自然铝。
已知的含铝矿物有250多种,其中最常见的是铝硅酸盐类。
表2.1铝的总体特性铝的总体特性名称、符号、序号铝、Al、13 共价半径118 pm周期、元素分区13族(IIIA), 3, p 范德华半径无数据密度、硬度2700kg/m3、2.75 价电子排布[氖]3s23p1颜色银白色电子在每能级的排布2,8,3原子量26.9815386(8) 氧化价(氧化物)3(两性的)原子半径125(118)pm 晶体结构面心立方晶格铝材料的发展史相对于其他金属,铝的发现比较晚。
铝的发展历史至今也不过200年。
1807年,英国H.达维发现铝,1808年汉弗里·戴维爵士首次使用了“Aluminum”这个词,并开始尝试生产铝。
1809年他在电弧炉中炼出一种铝铁合金,1825年丹麦化学家汉斯·奥斯特成功用钾从氯化铝中还原出铝:1827年弗里德里希·维勒用金属钾还原熔融的无水氯化铝得到较纯的金属铝单质。
由于取之不易,当时铝的价格高于黄金。
德维尔(Henri Etienne Sainte-Claire Deville)在1846年纯化了维勒过程,并发表在1859年的一本书上。
自从电解炼铝法问世以来,铝的生产量和消费量大约以平均每10年增长1倍的规模发展,特别是近几十年来,由于冶炼方法与工艺的不断改进和电力工业的发展,铝工业的发展速度更是惊人。
从1940年世界原铝产量不到100万吨,到1980年达1650万吨,到2010年达4000万吨,预计到2020年其产量可能突破1亿吨大关。
中国的炼铝试验工作起始自1934年天津的黄海化学工业社,用800A预焙阳极电解槽炼出金属铝。
抚顺铝厂开始兴建于1937年,电解槽为自焙阳极式,电流强度为24000A 最高年产铝量达到8000t。
改革开放前发展速度十分缓慢,之后我国的铝工业进入了一个高速发展的时期,到2002年中国电解铝的产能达500万吨/a,超过美国而居榜首。
但是由于中国的加工技术相对落后,所以中国的平均产能(1.0以下)远远低于发达国家的平均产能(1.0~17.5)。
3铝材料的特点1.铝是一种轻金属,具有银白色的金属光泽。
2.铝是一种优良的导电材料。
铝的导电能力虽然只有铜的60%~70%,但是按重量计算,铝能够更好地导电。
3.铝具有良好的导热性能。
铝的热导率大约是不锈钢的10倍。
因此铝是制造机器活塞、热交换器、冷却翅板、饭锅和电熨斗的理想材料。
4.铝还具有良好的光和热的反射能力,所以铝用来制造反光镜,又可作绝热材料。
铝没有磁性它不会产生附加的磁场,在精密仪器中不会起干扰作用。
5.铝易于加工,可压成薄板或铝箔,或拉成铝线,挤压成各种异形的材料。
6.铝的物理和化学性质与其纯度有关。
铝愈纯,则其导电性和导热性愈好,化学性能愈加稳定。
铝的化学性质虽然铝是一种非常活泼的常用金属,它在一般的氧化环境中却是很稳定的。
这是因为暴露在氧气、水和其他氧化剂的新鲜铝表面上生成一薄层连续的氧化铝膜,它具有很大的稳定性。
此层氧化铝的分子体积大约是氧化反应中所消耗的铝的体积1.3倍。
所以此层氧化膜是处于压应力之下,一旦局部受到损伤,立即能够弥补。
在干燥的氧气中,此层表面膜的厚度达到极限值,它与温度有关。
在室温下,其厚度为2.5~3.0nm。
在室温以及100%相对湿度时,所生成的氧化铝膜大约是在干燥氧气中的两倍。
在潮湿的环境中,通常生成两层氧化铝膜;紧贴在金属表面上的连续膜,在固-气界面上转化为氢氧化合膜。
在较高的温度下以及在铝合金(特别是那些含镁和铜的铝合金)的表面上,生成结构上更加复杂的氧化膜。
氧化薄膜又使铝不易被腐蚀。
铝能够与稀的强酸(如稀盐酸,稀硫酸等)进行反应,生成氢气和相应的铝盐,但一般需要将其氧化膜去掉或快速摩擦后放入酸液中。
与一般的金属不同的是,它也可以和强碱进行反应,形成四羟基合铝酸盐(曾被认为是偏铝酸盐)和氢气。
因此认为铝是两性金属,铝的氧化物称为两性氧化物,而氢氧化铝则称为两性氢氧化物。
在常温下,铝在浓硝酸和浓硫酸中被钝化,不与它们反应,所以浓硝酸是用铝罐(可维持约180小时)运输的。
纯铝较软,在300℃左右失去抗张强度。
经处理过的铝合金,质轻而较坚韧。
4铝材料的应用铝的应用概述铝是第二大金属,产量和用量仅次于钢铁。
铝的密度小,导电、导热和反光性能良好,铝有良好的抗腐蚀性能,铝和多种铝合金有很好的延展性,可以进行各种塑性加工,铝有熔点低、铸造性能好等特性。
中国铝的消费市场简介如下:(1)轻工业目前轻工业是中国消费铝大户“,七五”和“八五”期间轻工业耗铝量约占全国铝消费量的32.8%和22.5%,以日用五金、家用电器、日用玻璃和日用化工用铝最多,分别占轻工业耗铝量的52%、31%、5%和3%。
西方工业发达国家轻工业用铝所占比例要小。
(2)电气行业中国高压输电线路几乎都是钢芯铝绞线,另外变压器线圈、感应电动机转子、母线排等也多用铝,还有铝电力电缆、铝布电线、铝电磁线等。
电线电缆用铝量约占电气行业用铝量的75%~85%。
(3)机械制造业机械制造业主要使用铝合金“,七五”及“八五”期间耗铝量约占全国铝消费量的8.1%和6.7%,也是一个重要的用铝行业。
(4)电子行业电子行业用铝广泛,民用产品及基础器件收音机、扩大机、电视机及电容、电位器、扬声器等,军工产品雷达、雷达侦察干扰设备,战术导弹加套设备、卫星地面站加套设备等均大量用铝。
(6)冶金行业铝主要用于炼钢脱氧、铁合金和特种钢生产的添加剂。
大体上炼万吨钢需消耗铝8.8t,一般普通钢耗铝量0.4~0.5kg/t。
不锈钢耗铝量高达30kg/t。
随着冶金行业产品结构调整,增加高效钢和锈钢产量比例,用铝量还会增多。
另外还有诸多行业就不一一列举了5铝合金基本知识以铝为基的合金总称。
对铝进行合金化,铝合金保持了纯铝的基本物化性能。
如相对密度小、导电、导热、耐蚀性好等,且强度有了大幅度上升。
纯铝的密度小(ρ=2.7g/cm3),大约是铁的 1/3,熔点低(660℃),铝是面心立方结构,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各种型材、板材。
抗腐蚀性能好;但是纯铝的强度很低,退火状态σb 值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材料。
图2.5 铝合金二元相图通过长期的生产实践和科学实验,人们常加入的主要合金元素有铜、镁、硅、锌、锰、锂,辅加的微量元素有钛、钒、硼、镍、铬、稀土金属等,杂质元素有铁等合金元素及运用热处理等方法来强化铝,这就得到了一系列的铝合金。
添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度,σb 值分别可达 24~60kgf/mm2。
这样使得其“比强度”(强度与比重的比σb/ρ)胜过很多合金钢,成为理想的结构材料,广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面,飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造,以减轻自重。
采用铝合金代替钢板材料的焊接,结构重量可减轻50%以上.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。
铝合金主要应用固溶强化、沉淀强化、过剩相强化、细晶强化、冷变形强化等方式来提高其力学性能。
6表2.8 主要合金元素在铝中的极限溶解度w %铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,铝合金冷变形和热处理后,抗拉强度可达500-600Mpa,相当于低合金钢,广泛应用于结构材料,使用量仅次于钢。
在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。
铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展,同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域,因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
铝合金的分类铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类:表2.9 铝合金的分类及性能特点分类合金名称合金系性能特点示例变形铝合金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3A21Al-Mg 5A05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 硬度强度最高7A04,7A09锻铝Al-Mg-Si-Cu 锻造性能好耐热性能好2A14,2A50Al-Cu-Mg-Fe-Ni 2A70,2A80铸造铝合金简单铝硅合金Al-Si铸造性能好,不能热处理化,力学性较低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ZL101Al-Si-Cu ZL107Al-Si-Mg-Cu ZL105,ZL110Al-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—71 变形铝合金能承受压力加工。
可加工成各种形态、规格的铝合金材。
主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。
2 形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。
不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能,只能通过冷加工变形来实现强化,它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。
可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,根据合金的特性,形变铝合金分为:防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝等四类。
铝合金性能(1) 流动性流动性是指合金液体充填铸型的能力。
流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。
在铝合金中共晶合金的流动性最好。
(2) 收缩性收缩性是铸造铝合金的主要特征之一。