有色金属热处理第二章--铝及铝合金

• 铝合金比重小，比强度(σb/ρ) 比一般高强钢高的多.
一、纯铝及其合金特性
b. 资源多（占地壳总储量的7%以上），成本低.
c. 抗腐蚀性能好，但不抗盐碱. d. 焊接性能和加工性能好—C919 Al-Li合金机身等直段部段.
• 塑性好（面心立方结构，12个滑移系）. • 良好的冷热加工性能，450-500℃可轧、锻、挤等. • 切削性好. • 铸铝合金的铸造性能极好.
主要是它们具有相近原子的半径和性能，↓晶格畸变
四、铝的合金化
可用于铝合金化的某些元素的溶解度
四、铝的合金化
② 1%<固溶度<10% 如Al-Cu、 Al-Li、Al-Mn、Al-Si
等，在工业上都有实际应用.
• Cu↑合金的常温强度，且↑合金的耐热性.
• Mn与Al形成的MnAl6与铝的电化学性质相近，故抗蚀性好.
应变场→↑对位错运动
的抗力→↑↑强度. 二元合金共晶相图
四、铝的合金化
3、耐热性 • 高温下工作的铝合金，须考虑与耐热性的关系. • 过渡族元素—一般能↑合金的高温性能和T再，
• 许多过渡族元素与铝形成包晶系，因此有较高的熔点，如AlTi（665℃），Al-Cr（661℃），Al-Zr（660.5℃）.
三、纯铝的牌号和用途
• 不可热处理强化，冷变形↑强度（唯一），工业纯
铝可按冷作硬化或半冷作硬化使用。 • 热处理形式为退火（350~500℃），保温时间随工 件厚度而定。 • T再约200℃Байду номын сангаас杂质元素↑T再，其中铬、锰、铁较明 显。
我国纯铝的牌号及杂质含量（GB1196-83）
LG4
LG3 LG2 LG1
一、纯铝及其合金特性
e. 导电性好，仅次于银、铜和金，耐大气腐蚀，磁
化率极低，接近于非铁磁性材料.
一、纯铝及其合金特性
e. 优良的低温性能，无低温脆性.
表. 工业纯铝的低温性能
•铝及铝合金用途：在电气工程、
汽车、建筑、机械、航空及宇航工 业、轻工业都有广泛用途. •纯铝由于性能低，铸造性能差， 而主要用来配置铝合金，制作电线 电缆，电缆和制造家庭用器皿。
庞巴迪C系列飞机的铝锂合金机身段
C919大型客机铝锂合金机身等直段部段
二、铝中杂质
• 主要有Fe、Si，其次Cu、Zn、Mg、Ni、Ti等，对 铝的机械、工艺和腐蚀性能均有影响. • 共晶T时的极限溶解度，铁0.052％ 、硅1.65％，并 随温度下降而急剧减小。
铝-铁合金
二、铝中杂质
铝-硅合金
• 共晶系，如Al-Mn （658.5℃），Al-Fe （655℃） 等.
• 非过渡元素—大多与铝形成共晶温度较低的共晶系，高温
性能下降。如常用的Al-Mg系（450℃），Al-Zn系（382℃）.
• 合金熔点愈低，耐热性愈差.
四、铝的合金化
某些铸造铝合金的成分与耐热性的关系
四、铝的合金化
4、组织强化 • 通过细化晶粒（包括细化亚结构及增加位错密度） 和使合金保持未再结晶组织→强度↑10%~30%，且↑ 纵向的断裂韧性和应力腐蚀抗力。
• Al-Si系合金共晶点浓度较低，↑铸造工艺性能.
③ 固溶度＜1% 如Cr、Ti、Ni、Zr等在铝合金中一 般起辅助作用. • 改进合金的晶粒结构、沉淀过程和形成新相，↑ 合金的使用性能和工艺性能。
四、铝的合金化
2、沉淀硬化能力—单纯的固溶强化总是有限的 较高的极限固溶度、明 显的温度关系→沉淀过 程中形成均匀、弥散的 共格或半共格过渡相→ 能造成基体中较强烈的
有色金属及热处理
第二章
第一节 第二节
铝及铝合金
纯铝及其合金化 铝合金的热处理原理
第三节
第四节
铸造铝合金及其热处理
变形镁合金及其热处理
第一节
纯铝及其合金化
一、纯铝及其合金特性
a. 纯铝比重小（2.7g/cm3）、强度低、熔点低(660℃).
工业纯铝板材：冷轧σb150MPa，σ0.2100MPa； 退火σb80MPa，σ0.250MPa
铝合金分组区分图
四、铝的合金化
• 主要依靠固溶强化和沉淀强化↑机械性能；晶粒细化、加工
硬化及过剩相强化也能发挥一定作用。
• 确定合金成分时应考虑：
1、固溶强化能力—合金组元的固溶强化能力与其本身的性
质及固溶度有关
① 固溶度>10% 例Al-Zn、Al-Ag、Al-Mg合金，固溶强化作用 差，单纯简单的二元合金无使用价值。
• 制品在热处理后仍保持再结晶的纤维状组织→加入
少量过渡族元素锰、铬、锆、钛→↑再结晶温度， 弥散第二相质点阻止再结晶过程晶粒长大。
二、铝中杂质
① Fe、Si共存时的相. FeAl3、β(Si)相、α(Fe3SiAll2)、
β(Fe2Si2Al9) .
当WFe>WSi，富Fe化合物α(Fe3SiAl12).
当WSi>WFe，富Si p(Fe2Si2). • 骨骼状α(Fe3SiAll2)，枝条状α(Fe3SiAll2)，粗针状
三、纯铝的牌号和用途
高纯铝： LG1~LG5 纯度为99.93%~99.999% ，编 号越大，纯度越高。主要用于科研及电容器。
工业高纯铝： L00及L0 纯度分别为99.85%、99.9%， 主要用于铝箔、包铝、铝合金原料及其他特殊用 途。 工业纯铝：L7~L1 纯度为98.0%~99.7%，编号越 大，纯度越低。主要用于熔制配制铝合金、制作 电线、电缆和日用器皿等。
β(Fe2Si2Al9)。相硬脆，塑性↓↓，后者尤为严重。
二、铝中杂质
② 严格控制硅含量，Fe：Si≥2～3。铝中铁硅比不当 时，↑纯铝铸锭产生裂纹.
当W (Fe+Si)小于0.65％时， 合金的结晶间隔小，↑铸 造工艺性，WFe>WSi↓铸锭开裂倾向. 当W (Fe+Si)大于0.65％时，共晶数量↑，共晶液体易充 填热裂纹，铁硅比的影响↓. • E （FeAl3、α、β）>铝，破坏纯Al表面氧化膜连续 性， ↓耐蚀性、导电性.
三、纯铝的牌号和用途
新标准
改型情况（B-Y）： 表示为原始纯铝的
改型（按国际规定
用字母表的次序选 用），与原始纯铝 相比，其元素含量 略有改变。
三、纯铝的牌号和用途
纯铝新旧牌号对比表
四、铝的合金化 • 纯铝强度低，很少用作结构材料. • 纯铝与铝合金，力
学、物理及化学性
能均发生了变化. 如
熔点、凝固点等.