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：************

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指导老师：***

时间：2012年6月17日

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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)

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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。

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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

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