轻合金课件第二三章 铝合金的组织与性能.ppt
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轻合金的组织与性能
（2） θ"相是Cu原子在GP区中有序化后形成（也有人认为是GP区重排）， 是Cu和Al混合交替层，有独立的晶体结构（Cu2Al5，正方结构）， 与基体共格。
θ"相结构与基体已有差别，因此与GP相产生更大的共格应变（更与CuAl2相当（有人认为Cu2Al3.6），也是正方结构，与基体部分共格， 是该系合金中第一种能在光学显微镜下观察到的产物。
Cu原子富集区（约含90％Cu）；无独立的晶格结构（与基体的结构相同）；与基体共 格，界面能小；形状可能是片状、球状和针状，主要取决于共格应变能（组元原子半径 差）；是合金中能用X射线测出的原子偏聚区。
均匀固溶体
GP区（Cu原子富集）
碟
形
针
G
状
P
G
区
P
区
球 形 G P 区
形成原因： G.P区的形核呈均匀分布，其形核率与晶体中非均匀分布的位 错无关，而完全依赖于淬火所保留下来的空位浓度（因为溶质原子可借助 于空位进行迁移）。凡是能增加空位浓度的因素均能促进G.P区的形成。 例如：固溶温度越高，冷却速度越快，则淬火后固溶体保留的空位就越多，
铝合金
强化元素：铜、镁、锌、锰、硅和稀土等
按铝合金所处相图的位置分类： 铝合金:形变铝合金、铸造铝合金
形变铝合金： 相图中D点以左的部分。该类铝合金加热 至固溶线FD以上时能形成单 相α固溶体，塑性好，适用于压力加工成形。 不能热处理强化的形变铝合金：相图中F点 以左的部分，组织为单相 固溶体，且其溶解度不随温度而变 化，无法进行热处理强化； 可热处理强化的形变铝合金： 相图中F和D之间的形变铝合金，固 溶体的溶解度随着温度而显著变 化，可进行热处理强化。 铸造铝合金：相图中D点以右的部分，有 共晶铝合金、亚共晶铝合金和过共晶铝合 金之分。
金属材料-3铝合金-PPT精选
2019/10/18
(4) 中国铝及铝合金牌号与状态符号（新）
在我国原有牌号基础上，吸收美国牌号的表征优点，体现自己的特色。
XXXX
旧牌号 GB/T31 90-1982
LF21
美国牌号 AA3004
新牌号 GB/T164 74-2019
3A21
LF6 AA5083
主 数字——来自美国牌号
加 元
A——原有合金
压力加工性能： 强度低，塑性好，能通过塑性加工制成各种形状的产品（挤、 拉、轧、缎、冲，获得管、带、型、棒、线、板、箔等制品）
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(3) 可强化、力学性能好
常规力学性能随合金种类与状态不同，变化范围宽，抗拉强 度为50～800 MPa，屈服强度为10～700MPa，延伸率为～50%。 主要结构材料的刚性大至与其密度成正比，与合金成分和状态没 多大关系。弹性模量变化不大，大致为7～8×104MPa。疲劳强度 较低，但低温下，相对于其它金属，其疲劳强度较高。日本超级 铝抗拉强度指标为1000MPa。
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二、铝合金的合金化原理
纯铝强度低，σb=80～100MPa，σ0.2=30～50MPa，δ=35-40%， HB=25-30；即使冷变形60 ～ 80%，σb=150 ～ 180MPa，但 δ=1 ～ 1.5%，难以满足需要，需合金化。
合金化的考虑：以所需的性能要求和成本要求为中心
Fe、Si通常在变形铝合金中为杂质，但在Al-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Fe -Ni、AlFe-V-Si等中例外。 新技术的发展，如快速凝固、机械合金化等有可能改变元素的固溶量和作用
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（3）铝合金添加合金元素的溶解
元素在铝合金中的溶解受其固态结构结合力破坏和原子在铝中扩散速度的控 制。可用铝合金相图大致确定，通常与铝形成易溶共晶的元素溶解较快，形 成包晶的元素溶解慢。如： Al-Mg, Al-Zn, Al-Cu, Al-Li等为共晶系，易熔炼，元素直接添加； Al-Si, Al-Fe, Al-Be 等虽存在共晶反应，由于熔点差别大，溶解慢，需较大 过热才能完全溶解； Al-Ti, Al-Zr, Al-W, Al-Nb 等为包晶体系，熔点相差大，组元应以中间合金形 式添加。
12-绪论轻合金PPT课件
-
8
课程主要目的
高机动 高突防
表面瞬间升温 至 2000~3000C
高精度…
天线罩
耐高温 介电透波
耐烧蚀 隔热
承载 抗热震
轻质 抗侵蚀
抗激光及抗核加固
天线罩: 制约的瓶颈之一, 透波/防隔热/承载等多功能一体化部件
-
9
课程主要目的
航天飞行器
美 国：可重复使用的航天飞机 前苏联：一次性使用的载人飞船
使用环境：超高温、超低温、高真空、高应力、强腐蚀
轻质高强 高温耐蚀
-
2
课程主要目的
飞机机体材料
航空材料
发动机材料
机载设备材料
航天材料
运载火箭及导弹 （含火箭发动机）
航天飞行器材料
航天功能材料
运载火箭箭体 战略导弹弹头 火箭发动机
卫星及空间站 载人飞船 可重复飞行器
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3
课程主要目的
战斗机的分类
歼11：仿自俄罗斯SU27系列， 歼11A仿自苏27，歼11B仿自 苏30，我国飞行员接触的第 一种三代战斗机。
True Strain
240
220 220℃
200
0.1
180
0.01
160
0.001
140
120
100
80
60
40
20
0 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36
True Strain
True Stress (MPa)
True Stress (MPa)
0
40
80
120
160
200
240
轻合金课件
3 光学性能 Al对光有很高的反射能力；
Al的反射能力随表面粗糙度的增加而降低。汽相沉积Al 膜的表面最光滑，反射能力最高；电解抛光表面的反射能 力比机加工表面的高；
大部分合金元素与杂质降低Al的反射能力，如99.99％Al 的反射能力约比99～ 99.5％的高2 ～5％，唯一例外的是 Mg，它提高Al反射能力； 阳极氧化膜使Al的反射能力下降5 ～10％， 但这种氧化 膜的反射能力不随时间而变，因此，在一段时间之后，阳 极氧化材料的反射能力比裸Al的高。
组织成分均匀性
组织致密性 夹杂、气孔等 晶体结构缺陷（点缺陷、位错） 结晶形态（非晶、纳米晶、准 晶等）
第一节 1XXX（纯铝）及铝合金化原理
1.1 1XXX系（纯铝） 一、基本特性 1825年由丹麦厄尔斯泰德（Oersted）发现；
1886年工业化熔盐电解法（Hall-Heroult法）问世； 蕴藏量占地壳质量的8.2％，为分布最广的金属元素；
三、性能 1 力学性能 纯铝的性能取决于杂质含量、形态、大小和分布，Al 中的主要杂质是Fe和Si，是冶炼时由矿石遗传来的。增 加Fe和Si量，Al的强度升高，塑性下降。（熔铸时使用 的铁制工具）
杂质的形态、大小和分布与杂质含量和工艺条件有关， 并可参照相图理解。
Fe在Al中形成硬而脆的 针状FeAl3化合物。
工业高纯铝： L0（1A90）
L00（1A85）
99.9％ 99.85％
用途：主要用于高纯铝的生产制造。
工业纯铝： L1（1070）
99.7％
L2（1060）
L3（1050） L4 (1040) L5 (1100)
99.6％
99.5％ 99.3% 99%
Hale Waihona Puke 用途：用于电线、电缆、日用器皿及铝合金的生产制造。
铝合金非常学习.pptx
合金系 含Al >99.00％ Cu Mn Si Mg Mg和Si Zn 其它
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目前我国变形铝合金牌号 表示方法基本与美国相同,不同之处在于第二位不用阿拉伯数字,而是用英文字母： 例如：7A04、7B04
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状态：
F－加工态（热轧、挤压）,不控制应变硬化量 O－退火再结晶状态，强度最低、塑性最高 W－固溶处理正在自然时效过程（不稳定） H－冷作硬化状态 T－热处理状态
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国产变形铝合金分五大类，常见只有四大类
名称 防锈铝 硬铝 锻铝 超硬铝 特殊铝
牌号 LF╳╳ LY╳╳ LD╳╳ LC╳╳ LT╳╳
合金系 Al-Mn和Al-Mg Al-Cu-Mg Al-Mg-Si-(Cu) Al-Zn-Mg-Cu 其它
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(2)美国变形铝合金牌号及状态
第16页/共104页
T1－ 从高温成形过程冷却和自然时效至基本稳定的状态 T2－ 从高温成形过程冷却，然后冷加工和自然时效至基本稳定的
状态 T3－ 固溶处理、冷加工和自然时效至基本稳定的状态 T4－ 固溶处理，自然时效到基本稳定的状态 T5－ 从高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态 T6－ 固溶处理，人工时效到强度最高的状态 T7－ 固溶处理，人工时效到过时效状态（稳定化处理的状态） T8－ 固溶处理后冷加工，然后进行人工时效的状态 T9－ 固溶处理、人工时效、然后冷加工的状态 T10－从高温成形工序冷却，然后冷加工并进行人工时效的状态
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应变硬化状态：
H1－应变硬化。 H2－应变硬化加不完全退火。 H3－应变硬化稳定处理。 H112－加工过程的应变硬化（不控制应变量）。 H321－加工过程的应变硬化（控制应变量）。 H116－特殊应变硬化。
铝合金基础知识铝管生产技术培训课件PPT(共 87张)
2.12 要正确使用挤压垫片，保护挤压垫片不被碰伤。当挤 压垫片磨损太大，变成圆角，清缸不干净时，应及时更换新 垫片。 2.13 每次挤压时，都要特别注意垫片是否已放好，防止因 挤压垫片没放好造成设备事故。 2.14 挤压过程中应注意液压油温度的变化：当油温升高到 约45℃时，挤压力会大大下降，挤压机会变得无力，此时应 停机并设法将油温降下来，然后才能再开机挤压。 2.15为了防止挤压死区的气体及脏物流入管材和为了保护挤 压杆不致破坏，限定压余长度不许过厚，也不允许过簿，压 余控制15-30mm厚度。 2.16上模挤压后要根据产品表面质量情况及时更换模具。 2.17为了控制好直拉坯管质量和有特殊要求客户的管材质量 ，要求根据技术要求进行测试晶粒度，每更换一套模具或更 换一种规格的管材都要测试晶粒度。对于大批量的管材，同 一套模具每挤15根铸锭测试一次。这一职责由挤压机中断锯 操作者做，质检员抽检。
工成型但不经冷加工而获得的一些加工硬化产品，该状态对力 学性能有要求。在国标4437.2铝及铝合金热挤压管中O态性能 和H112态性能范围比较接近，故在车间实际生产的挤压管材 中常用H112挤压管代替O态挤压管（但是拉拔不可以） 。
T4态是固溶处理后自然时效至基本稳定的状态。适用于 固溶处理后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响 力学性能极限）的产品。
主要用途：用于要求抗腐蚀、焊接性良好的工业设备上广泛用于 炊具、散热器和工业设备的各个领域，目前客户利用我司纯铝拉 拔管多用于生产储液罐。 2、3***系铝合金 防锈铝合金 Al-Mn系合金
我公司常用的合金牌号有：3003、3A21（LF21）
•3003 主要合金成分如下： Si≤0.6% Fe≤0.7% Cu0.05~0.2% Mn1.0~1.5% Zn≤0.1% 属铝锰系合金，Mn是其主要合金元素，其突出特点是：抗腐蚀性好 ，仅在中性介质中稍次于纯铝，在其它介质中与纯铝相近，强度比 纯铝高，焊接性能优良。
铝基础知识讲义PPT课件
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T4：固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态
适用于固溶热处理后，不再进行冷加工(可进行 矫直、矫平但不影响力学性能极限)的产品
例如把手型材 6060-T4
T5：由高温成型过程冷却，然后进行人工时效状态
适用于由高温成型过程冷却后，不经过冷加工 (可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限)， 予以人工时效的产品。
受力结构部件框架，一般 用品及各种容器、光学仪 器及其它形状复杂的精密 零件。
美观、 适用于 各种表 面处理
铝及其合金的表面有氧化膜， 建筑用壁板、器具装饰、
呈银白色，相当美观。如果 经过氧化处理，其表面的氧 化膜更牢固，而且还可以用
装饰品、标牌、门窗、幕 墙、汽车和飞机蒙皮、仪
着色氧化、电泳和喷涂等方 表外壳及室内外装修材料
铝的基本知识
中国忠旺控股有限公司
迟庆国
铝的基本特性及应用范围
铝是地壳中分布最广、储量最多的金属元 素之一，约占地壳总质量的8.2%，仅次于 氧和硅，比铁(约占5. 1％)、镁(约占2. 1％) 和钛(约占 0. 6％)的总和还多。它的化学元 素符号为AL(aluminum) ，熔点低660℃ 。
收声波的性能
中国忠旺控股有限公司
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基本特性
主要特点
主要应用领域
无毒 铝本身没有毒性，它与 食具、食品包装、鱼罐、 大多数食品接触时溶出 鱼仓、医疗机脏、食品容 量很微小。同时由于表 器、食品机械。 面光滑、容易清洗，故
细菌不易停留繁殖
耐低温
铝在温度低时，它的强 度反而增加而无脆性， 因此它是理想的低温装 置材料
*2.7/1000 3复杂断面计算 CAD软件，region（形成面域），
subtract（相减）， area（求截面积）， 再截面积*2.7/1000
铝金属材料PPT课件
相变行为
铝及铝合金在加热或冷却过程中会 发生相变，如固溶处理、时效处理 等，对材料的力学性能、耐蚀性等 产生重要影响。
合金元素对组织的影响
常见合金元素
铜、镁、锌、硅等，可通过固溶强化、时效强化等方式提高铝合 金的力学性能。
合金元素的作用机制
合金元素可以溶入铝基体形成固溶体，或者与铝形成化合物产生弥 散强化效果，从而改善材料的性能。
降低韧性。
组织缺陷的影响
铝合金中可能存在的组织缺陷如 气孔、夹杂等，会对材料的力学 性能、耐蚀性等产生不良影响。
04
铝金属材料的力学性能
拉伸性能与冲击韧性
拉伸性能
铝金属材料在拉伸过程中表现出 良好的塑性和延展性，能够承受 较大的拉伸应力而不发生断裂。
冲击韧性
铝金属材料在冲击载荷作用下能 够吸收大量能量，表现出较高的 冲击韧性，适用于承受冲击或碰 撞的场合。
层建筑、大跨度建筑等复杂结构的施工。
交通运输领域的应用
汽车制造
铝合金可用于汽车车身、发动机、底盘等部件的制造，可减轻车身 重量，提高燃油经济性和行驶性能。
轨道交通
铝合金可用于制造地铁、轻轨、高铁等轨道交通车辆的车体、车门、 座椅等，具有轻量化、节能环保等优点。
航空航天
铝合金在航空航天领域具有广泛应用，如飞机机身、机翼、尾翼等部 件的制造，以及航天器的结构件、燃料箱等。
合金元素对组织的影响
不同合金元素的添加会改变铝合金的晶体结构、晶粒大小、相组成 等，进而影响材料的力学性能、耐蚀性、加工性能等。
组织结构对性能的影响
晶粒大小的影响
晶粒细化可以提高材料的强度和 韧性，改善加工性能；而晶粒粗
化则可能导致材料脆性增加。
相组成的影响
铝及铝合金在加热或冷却过程中会 发生相变，如固溶处理、时效处理 等，对材料的力学性能、耐蚀性等 产生重要影响。
合金元素对组织的影响
常见合金元素
铜、镁、锌、硅等，可通过固溶强化、时效强化等方式提高铝合 金的力学性能。
合金元素的作用机制
合金元素可以溶入铝基体形成固溶体，或者与铝形成化合物产生弥 散强化效果，从而改善材料的性能。
降低韧性。
组织缺陷的影响
铝合金中可能存在的组织缺陷如 气孔、夹杂等，会对材料的力学 性能、耐蚀性等产生不良影响。
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铝金属材料的力学性能
拉伸性能与冲击韧性
拉伸性能
铝金属材料在拉伸过程中表现出 良好的塑性和延展性，能够承受 较大的拉伸应力而不发生断裂。
冲击韧性
铝金属材料在冲击载荷作用下能 够吸收大量能量，表现出较高的 冲击韧性，适用于承受冲击或碰 撞的场合。
层建筑、大跨度建筑等复杂结构的施工。
交通运输领域的应用
汽车制造
铝合金可用于汽车车身、发动机、底盘等部件的制造，可减轻车身 重量，提高燃油经济性和行驶性能。
轨道交通
铝合金可用于制造地铁、轻轨、高铁等轨道交通车辆的车体、车门、 座椅等，具有轻量化、节能环保等优点。
航空航天
铝合金在航空航天领域具有广泛应用，如飞机机身、机翼、尾翼等部 件的制造，以及航天器的结构件、燃料箱等。
合金元素对组织的影响
不同合金元素的添加会改变铝合金的晶体结构、晶粒大小、相组成 等，进而影响材料的力学性能、耐蚀性、加工性能等。
组织结构对性能的影响
晶粒大小的影响
晶粒细化可以提高材料的强度和 韧性，改善加工性能；而晶粒粗
化则可能导致材料脆性增加。
相组成的影响
最新铝及铝合金基础知识讲义44页PPT
最新铝及铝合金基础知识讲义
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·
铝合金型材基础知识ppt课件
脂→水洗→纯水洗→铬化→水洗→软质 纯水洗→风干→烘干→下排→ 上架→吹尘→底漆-流平→面漆→流平→ 清漆→流平→固化→冷却→下架→检测 →包装入库 产品：氟碳漆喷涂型材
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生产工艺介绍-隔热型材
穿条式 主要生产设备：开齿机、穿条机、滚压
机 工艺流程：来料检查→开齿→穿条→滚
13
T 热处理状态
T6 由固溶热处理后进行人工时效的状态。 适 用于由固溶热处理后，不再进行冷加工（可进
行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产 品。
T7 由固溶热处理后进行人工时效的状态。 适 用于由固溶热处理后，为获取某些重要特性，
在人工时效时，度在时效曲线上越过了最高 峰点的产品。
T8 固溶热处理后经冷加工，然后进行人工时 效的状态。 适用于经冷加工、或矫直、矫平以
T4 固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态。 适用于固溶热处理后，不在进行冷加工（可进
行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产 品。
T5 由高温成型过程冷却，然后进行人工时效 的状态。 适用于由高温成型过程冷却后，不经
过冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学 性能极限），予以人工时效的产品。
2011-2-12
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16
化学成分
合金牌号
6063（%）
硅Silicon
Si 0.20--0.60
镁Magnesium Mg 0.45--0.90
铁Lron
Fe ＜0.35
铜Copper
Cu ＜0.10
锰Manganese Mn ＜0.10
铬Chromium
Cr ＜0.10
锌Zinc
Zn ＜0.10
压→检测→包装→入库 产品：穿条式隔热铝型材
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生产工艺介绍-隔热型材
穿条式 主要生产设备：开齿机、穿条机、滚压
机 工艺流程：来料检查→开齿→穿条→滚
13
T 热处理状态
T6 由固溶热处理后进行人工时效的状态。 适 用于由固溶热处理后，不再进行冷加工（可进
行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产 品。
T7 由固溶热处理后进行人工时效的状态。 适 用于由固溶热处理后，为获取某些重要特性，
在人工时效时，度在时效曲线上越过了最高 峰点的产品。
T8 固溶热处理后经冷加工，然后进行人工时 效的状态。 适用于经冷加工、或矫直、矫平以
T4 固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态。 适用于固溶热处理后，不在进行冷加工（可进
行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产 品。
T5 由高温成型过程冷却，然后进行人工时效 的状态。 适用于由高温成型过程冷却后，不经
过冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学 性能极限），予以人工时效的产品。
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化学成分
合金牌号
6063（%）
硅Silicon
Si 0.20--0.60
镁Magnesium Mg 0.45--0.90
铁Lron
Fe ＜0.35
铜Copper
Cu ＜0.10
锰Manganese Mn ＜0.10
铬Chromium
Cr ＜0.10
锌Zinc
Zn ＜0.10
压→检测→包装→入库 产品：穿条式隔热铝型材
轻合金课件第二三章铝合金的组织与性能
第十页，编辑于星期三：九星期三：九点 五分。
第十三页，编辑于星期三：九点 五分。
第十四页，编辑于星期三：九点 五分。
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第二十一页，编辑于星期三：九点 五分。
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铝合金型材基础知识讲解PPT文档共37页
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
铝合金型材基础知识讲解
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 9、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
相关主题
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Ti、Zr能细化晶粒， Zr还能使第二相球化；
Cu、Zn、Fe、Si是杂质，应严格限制，但Si改善焊接 性能，故5A03（LF3）加入0.5－0.8Si；
Be能防止高Mg合金熔铸、焊接以及热轧、热挤和锻 造时的氧化，改善表面质量；（Mg含量<0.6％时，氧 化膜的结构是MgO固溶于Al2O3中，当Mg含量>1％时， 则为氧化镁和氧化铝的混合物，致密性差，导致合金 的烧损和吸气增加，易形成夹杂。加入0.005％Be，由 于Be扩散至熔体表面，生成致密的氧化膜，起保护作 用。由于Be有毒，不能加入到接触食品或饮料的铝合 金中。）
对于含 Mg > 3 %的Al-Mg系合金，单纯采用熔剂保护 是不够的，还必须进行合金化保护。实践表明，加入Be 对减少Mg 的烧损、准确控制Mg 含量、提高铸锭表面 质量和防止铸锭裂纹非常有效。
3）选择合理的工艺流程
在允许的条件下，尽量不采用火焰炉熔炼，因为火焰 炉炉气中的H2 O 和CO2使合金的吸氢和氧化加重。
因此，为了减少合金在熔铸生产中的吸氢和氧化倾 向，提高铸锭的品质，熔铸时应采取适当的措施。
1）采用性能优良的熔剂保护熔体
铝合金熔铸时广泛采用的保护性熔剂是以KCl 、NaCl 为基础成分的熔剂，而对于Al-Mg 系合金则需用以KCl 、 Mg Cl2 为基础成分的熔剂。（避免Na脆）
2）对熔体进行特殊的合金化保护
金即使充分退火， 固溶体也不能完全分解，仍处于过
饱和状态，组织不稳定。
解决高Mg合金组织性能稳定性的途径：
1 退火后进行大的冷变形（30－50％，增加位错密度
或 相形核）并在200 ℃ 以上沉淀处理，促进 固溶
体彻底分解和 相均匀分布 ；
2 降低Mg含量（<3％），加入适量能提高强度和再结
快速冷却可使含Mn 相细化；
均匀化组织中的亮点
Mn过饱和易导致合 金退火时（尤其加热 速度慢时），高Mn部 分刚再结晶，而低Mn 部分晶粒已开始长大， 结果退火板材组织不 均，局部晶粒极为粗 大。
防止方法： 铸锭均匀化退火（600－640 ℃ ，8h）； 退火时快速加热，防止在不同浓度区域再结晶先后发生；
与Al-Mn合金相比，具有低的密度和更高的强度；缺 点是生产工艺复杂（高Mg合金需稳定化处理）。
界或枝晶间；另一是在A l 中形成过饱和固溶体。
1 2 1－骨骼状共晶 2－块状共晶
3004合金 500×
两种共晶中的化合 物均为A l (M n Fe Si)， 但骨骼状共晶的 Fe/M n 比略低于块 状的。
Mn虽可形成化合物，但在非平衡状态下，Mn主要是 形成过饱和且晶内偏析严重（晶粒外层Mn高，中心Mn 低）的固溶体。原因是结晶温度区间很小（液固相线几 乎重合）以及Mn在铝中的扩散系数低。
2 降低铸锭裂纹倾向
Al-Mg 系合金的裂纹倾向居中等，并随合金中Mg 含量的增加和铸锭规格的增大而增加。化学成分对铸 锭裂纹影响很大。
1）控制合金中的Mn 含量
Mn 含量增加，合 金的抗裂力降低，热 裂倾向增大。因此， 应将Mn 控制在允许 范围的下限。
2）控制合金中的Si 含量
3）控制Fe 、Si 比
第三章 5XXX（Al-Mg）系合金
5XXX系合金不能热处理强化，有优秀的抗腐蚀性能 和焊接性能，故也称防锈铝合金（LF）。
＋Mg2Al3
Mg2Al3 （）
是与 固溶体相 平衡的相，溶 解度变化虽较 大，但无明显 的强化作用。
一、组织性能特点 Mg含量与力学性能的关系：
Mg （<6％）显著 提高强度（每增加1 ％Mg，抗拉强度升 高约34MPa）但不降 低塑性，故一般加工 铝合金的含Mg量均 小于6％。
常规退火
高温快速退火
控制化学成分，如放宽杂质Fe的限制（0.5－0.65％）， 使Mn形成不固溶的（FeMn）Al6 ，减少Mn固溶量进 而减少Mn偏析；Ti可细化晶粒，相对减小偏析等。
注
在Al-Mn合金中，当Fe含量较高以及含Ti时，不用 均匀化也能获得细晶粒板材，但当Mn和Fe含量同时 达到允许的上限时，会出现粗大的（FeMn）Al6化合 物，对轧制不利，一般Mn、Fe总量低于1.7－2.0％。
MnAl6的电位与Al相等（－0.85V），故对Al的抗蚀性 能没有影响（与纯铝的抗蚀性相当，故称防锈Al）；
MnAl6能溶解杂质Fe（形成（FeMn）Al6 ），使针状 的含Fe化合物变成块状，减小Fe的有害影响。
三、杂质和添加元素对组织性能的影响
Fe能细化晶粒（在热变形温度400－500 ℃ 区间能加速 Mn过饱和固溶体的分解，形成的质点起再结晶核心或阻 碍晶粒长大作用）、降低Mn的固溶量，从而减小偏析；
3A21主要用于：飞机油箱、油路导管，建筑材料与食 品工业装备等。
六、3004-H19铝合金罐用薄板生产
DI罐（Drawn and Ironed Can）是用3004薄板经深冲和 变薄拉延而成的，对薄板材质要求很高，尤其是制耳率和 强度指标。
薄板厚度一般为0.3－0.45mm，厚度偏差为0.005mm， 制耳率为2－4％，屈服强度达到270－300MPa（3004退火 态时的屈服强度为70MPa），因此需以超硬的H19状态使 用（80％以上的冷变形）。
二、性能特点 Mn含量与抗拉强度、延伸率以及热处理工艺间的关系：
随Mn含量增加，强度增加；Mn含量为0.8％时延伸 率最大；热处理不能热处理强化，但由于MnAl6质点有一定的 弥散硬化作用，故强度比纯铝高；
Mn能阻止再结晶过程和细化再结晶晶粒（ MnAl6弥 散质点阻碍晶粒长大）、提高再结晶温度（固溶时可提 高20－100K）； 含Mn合金容易出现挤压效应；
5456：4.7－5.5
虽然Mg在Al中的溶解度随温度的降低而迅速减小，但 由于沉淀相形核困难，核心少，沉淀相尺寸大，合金时 效效果差；
比
（Mg2Al3 ）有沿晶沉淀倾向，由于其电位（－1.1V） 固溶体低（－0.9V），在腐蚀介质中起阳极作用，
易导致合金产生晶间裂纹及应力腐蚀开裂（SCC）倾向。
三、熔铸工艺要点
1 减少合金的吸氢和氧化倾向
Mg 是合金的主要组元，由于Mg 的化学活性很强， 加入Mg 增大合金的吸氢和氧化倾向。（ 658 ℃时， H2 在Mg 中的溶解度是同温度下H2 在Al 中溶解度的 92. 5 倍；Mg 是极易氧化的金属，且形成的氧化膜疏 松、多孔，不能阻止Mg的继续氧化）
300×740的3004铸锭同一枝晶内的Fe、Mn、Si含量
靠近枝晶边界的M n 高达1. 03% , 在枝晶内部, 最低含 量仅为0. 481%。为了消除M n 在枝晶内的严重偏析, 在 塑性变形前必须对 铸锭进行均匀化处理。
Mn含量高的合金慢冷时可形成含Mn的初晶化合物， 导致周围母相Mn含量降低（贫Mn），结果出现“亮点” （均匀化时有时也出现）。
五、常用合金及应用
有两个牌号3A21（LF21）和3004
牌号 Mn 3A21 1.0－1.6 3004 1.0－1.5
Mg 0.05 0.8－1.3
Fe Si 0.7 0.6 0.7 0.3
Cu Zn 0.2 0.1 0.25 0.25
3004是目前产量最大的合金，主要用于：易拉罐罐身， 各种灯具零部件，化工产品生产与与储存装置等；
RE 能改变第二相或夹杂物的形貌。
常规铸锭，晶界处第二相 呈粗大鱼骨状或长针状，
RE 元素处理后, 晶界处第 二相为短小的骨骼状
四、工艺性能 不能热处理强化； 冷、热成形性能好； 耐蚀性好（有与纯铝相近的耐蚀性）； 焊接性好（可用所有的焊接方法焊接）； 切削性能不好（粘性大）； 熔炼温度：720－760 ℃；铸造温度：710－730 ℃； 热轧温度：440－520 ℃；热挤温度：320－450 ℃； 退火温度：200－300 ℃（低温）或300－500 ℃（高温）。 （3004液、固相线温度分别为：654 ℃和629 ℃ ）
止高Mg合金 相沿晶沉淀也有效。）
相网状分布
相在晶内均匀分布
二、杂质和添加元素对组织性能的影响
Mn可补充强化（比等量的Mg效果好），使Mg相沉淀 均匀，改善合金的抗蚀性（尤其是抗SCC能力）和稳定 性，但Mn量多时塑性显著下降，故加入量一般<1％；
Cr的作用与Mn相似，改善抗蚀性和可焊性，但加入量 一般<0.35％，否则会与其它元素如Mn、Fe等形成粗大 的金属间化合物（（ MnCr）Al6 、（CrFe）Al7 ），降低 成形性能；此外，Cr能抑制晶核形成，阻碍再结晶晶粒 长大，提高再结晶温度；
随Si 含量增加，抗裂能力 降低。除了以Si 为主要成分 的5A03 合金外，其它牌号的 合金，在标准允许的含量内 都有一定的裂纹倾向。因此 需限制Si含量。
Fe、Si 比增加，抗裂能力 增加。
此外，与其它各系合金一
样，还需从调整铸造应力、 提高熔体质量等方面采取措 施。
四、常用合金
牌号 Mg
Mn
Si能形成Al（FeMn）Si化合物，破坏Fe的细化晶粒作 用，是有害杂质，应限制在0.3％以下；
Cu对抗蚀性不利（也有人认为微量Cu对抗蚀性有利， 可使点腐蚀变成均匀腐蚀）；
Zn影响不大；
Mg损害表面质量，但有固溶强化作用，能使Al-Mn合 金的强度提高10％，目前已开始大量应用Al-Mn-Mg系合 金。
晶温度的Mn和Cr，也能避免 相沿晶沉淀，得到与高
Mg合金相当的强度，如5454（2.7Mg-0.7Mn-0.12Cr）合 金，既有Al-4Mg合金的强度，又无SCC敏感性。（这种 方法要使强度显著提高有困难）；
合金冷变形后在室温发生“时效软化”现象，即经过 一段时间后强度降低（过程可持续一二十年），因此冷 变形后应进行低温（120－150 ℃ ）稳定化处理。（对防
Cu、Zn、Fe、Si是杂质，应严格限制，但Si改善焊接 性能，故5A03（LF3）加入0.5－0.8Si；
Be能防止高Mg合金熔铸、焊接以及热轧、热挤和锻 造时的氧化，改善表面质量；（Mg含量<0.6％时，氧 化膜的结构是MgO固溶于Al2O3中，当Mg含量>1％时， 则为氧化镁和氧化铝的混合物，致密性差，导致合金 的烧损和吸气增加，易形成夹杂。加入0.005％Be，由 于Be扩散至熔体表面，生成致密的氧化膜，起保护作 用。由于Be有毒，不能加入到接触食品或饮料的铝合 金中。）
对于含 Mg > 3 %的Al-Mg系合金，单纯采用熔剂保护 是不够的，还必须进行合金化保护。实践表明，加入Be 对减少Mg 的烧损、准确控制Mg 含量、提高铸锭表面 质量和防止铸锭裂纹非常有效。
3）选择合理的工艺流程
在允许的条件下，尽量不采用火焰炉熔炼，因为火焰 炉炉气中的H2 O 和CO2使合金的吸氢和氧化加重。
因此，为了减少合金在熔铸生产中的吸氢和氧化倾 向，提高铸锭的品质，熔铸时应采取适当的措施。
1）采用性能优良的熔剂保护熔体
铝合金熔铸时广泛采用的保护性熔剂是以KCl 、NaCl 为基础成分的熔剂，而对于Al-Mg 系合金则需用以KCl 、 Mg Cl2 为基础成分的熔剂。（避免Na脆）
2）对熔体进行特殊的合金化保护
金即使充分退火， 固溶体也不能完全分解，仍处于过
饱和状态，组织不稳定。
解决高Mg合金组织性能稳定性的途径：
1 退火后进行大的冷变形（30－50％，增加位错密度
或 相形核）并在200 ℃ 以上沉淀处理，促进 固溶
体彻底分解和 相均匀分布 ；
2 降低Mg含量（<3％），加入适量能提高强度和再结
快速冷却可使含Mn 相细化；
均匀化组织中的亮点
Mn过饱和易导致合 金退火时（尤其加热 速度慢时），高Mn部 分刚再结晶，而低Mn 部分晶粒已开始长大， 结果退火板材组织不 均，局部晶粒极为粗 大。
防止方法： 铸锭均匀化退火（600－640 ℃ ，8h）； 退火时快速加热，防止在不同浓度区域再结晶先后发生；
与Al-Mn合金相比，具有低的密度和更高的强度；缺 点是生产工艺复杂（高Mg合金需稳定化处理）。
界或枝晶间；另一是在A l 中形成过饱和固溶体。
1 2 1－骨骼状共晶 2－块状共晶
3004合金 500×
两种共晶中的化合 物均为A l (M n Fe Si)， 但骨骼状共晶的 Fe/M n 比略低于块 状的。
Mn虽可形成化合物，但在非平衡状态下，Mn主要是 形成过饱和且晶内偏析严重（晶粒外层Mn高，中心Mn 低）的固溶体。原因是结晶温度区间很小（液固相线几 乎重合）以及Mn在铝中的扩散系数低。
2 降低铸锭裂纹倾向
Al-Mg 系合金的裂纹倾向居中等，并随合金中Mg 含量的增加和铸锭规格的增大而增加。化学成分对铸 锭裂纹影响很大。
1）控制合金中的Mn 含量
Mn 含量增加，合 金的抗裂力降低，热 裂倾向增大。因此， 应将Mn 控制在允许 范围的下限。
2）控制合金中的Si 含量
3）控制Fe 、Si 比
第三章 5XXX（Al-Mg）系合金
5XXX系合金不能热处理强化，有优秀的抗腐蚀性能 和焊接性能，故也称防锈铝合金（LF）。
＋Mg2Al3
Mg2Al3 （）
是与 固溶体相 平衡的相，溶 解度变化虽较 大，但无明显 的强化作用。
一、组织性能特点 Mg含量与力学性能的关系：
Mg （<6％）显著 提高强度（每增加1 ％Mg，抗拉强度升 高约34MPa）但不降 低塑性，故一般加工 铝合金的含Mg量均 小于6％。
常规退火
高温快速退火
控制化学成分，如放宽杂质Fe的限制（0.5－0.65％）， 使Mn形成不固溶的（FeMn）Al6 ，减少Mn固溶量进 而减少Mn偏析；Ti可细化晶粒，相对减小偏析等。
注
在Al-Mn合金中，当Fe含量较高以及含Ti时，不用 均匀化也能获得细晶粒板材，但当Mn和Fe含量同时 达到允许的上限时，会出现粗大的（FeMn）Al6化合 物，对轧制不利，一般Mn、Fe总量低于1.7－2.0％。
MnAl6的电位与Al相等（－0.85V），故对Al的抗蚀性 能没有影响（与纯铝的抗蚀性相当，故称防锈Al）；
MnAl6能溶解杂质Fe（形成（FeMn）Al6 ），使针状 的含Fe化合物变成块状，减小Fe的有害影响。
三、杂质和添加元素对组织性能的影响
Fe能细化晶粒（在热变形温度400－500 ℃ 区间能加速 Mn过饱和固溶体的分解，形成的质点起再结晶核心或阻 碍晶粒长大作用）、降低Mn的固溶量，从而减小偏析；
3A21主要用于：飞机油箱、油路导管，建筑材料与食 品工业装备等。
六、3004-H19铝合金罐用薄板生产
DI罐（Drawn and Ironed Can）是用3004薄板经深冲和 变薄拉延而成的，对薄板材质要求很高，尤其是制耳率和 强度指标。
薄板厚度一般为0.3－0.45mm，厚度偏差为0.005mm， 制耳率为2－4％，屈服强度达到270－300MPa（3004退火 态时的屈服强度为70MPa），因此需以超硬的H19状态使 用（80％以上的冷变形）。
二、性能特点 Mn含量与抗拉强度、延伸率以及热处理工艺间的关系：
随Mn含量增加，强度增加；Mn含量为0.8％时延伸 率最大；热处理不能热处理强化，但由于MnAl6质点有一定的 弥散硬化作用，故强度比纯铝高；
Mn能阻止再结晶过程和细化再结晶晶粒（ MnAl6弥 散质点阻碍晶粒长大）、提高再结晶温度（固溶时可提 高20－100K）； 含Mn合金容易出现挤压效应；
5456：4.7－5.5
虽然Mg在Al中的溶解度随温度的降低而迅速减小，但 由于沉淀相形核困难，核心少，沉淀相尺寸大，合金时 效效果差；
比
（Mg2Al3 ）有沿晶沉淀倾向，由于其电位（－1.1V） 固溶体低（－0.9V），在腐蚀介质中起阳极作用，
易导致合金产生晶间裂纹及应力腐蚀开裂（SCC）倾向。
三、熔铸工艺要点
1 减少合金的吸氢和氧化倾向
Mg 是合金的主要组元，由于Mg 的化学活性很强， 加入Mg 增大合金的吸氢和氧化倾向。（ 658 ℃时， H2 在Mg 中的溶解度是同温度下H2 在Al 中溶解度的 92. 5 倍；Mg 是极易氧化的金属，且形成的氧化膜疏 松、多孔，不能阻止Mg的继续氧化）
300×740的3004铸锭同一枝晶内的Fe、Mn、Si含量
靠近枝晶边界的M n 高达1. 03% , 在枝晶内部, 最低含 量仅为0. 481%。为了消除M n 在枝晶内的严重偏析, 在 塑性变形前必须对 铸锭进行均匀化处理。
Mn含量高的合金慢冷时可形成含Mn的初晶化合物， 导致周围母相Mn含量降低（贫Mn），结果出现“亮点” （均匀化时有时也出现）。
五、常用合金及应用
有两个牌号3A21（LF21）和3004
牌号 Mn 3A21 1.0－1.6 3004 1.0－1.5
Mg 0.05 0.8－1.3
Fe Si 0.7 0.6 0.7 0.3
Cu Zn 0.2 0.1 0.25 0.25
3004是目前产量最大的合金，主要用于：易拉罐罐身， 各种灯具零部件，化工产品生产与与储存装置等；
RE 能改变第二相或夹杂物的形貌。
常规铸锭，晶界处第二相 呈粗大鱼骨状或长针状，
RE 元素处理后, 晶界处第 二相为短小的骨骼状
四、工艺性能 不能热处理强化； 冷、热成形性能好； 耐蚀性好（有与纯铝相近的耐蚀性）； 焊接性好（可用所有的焊接方法焊接）； 切削性能不好（粘性大）； 熔炼温度：720－760 ℃；铸造温度：710－730 ℃； 热轧温度：440－520 ℃；热挤温度：320－450 ℃； 退火温度：200－300 ℃（低温）或300－500 ℃（高温）。 （3004液、固相线温度分别为：654 ℃和629 ℃ ）
止高Mg合金 相沿晶沉淀也有效。）
相网状分布
相在晶内均匀分布
二、杂质和添加元素对组织性能的影响
Mn可补充强化（比等量的Mg效果好），使Mg相沉淀 均匀，改善合金的抗蚀性（尤其是抗SCC能力）和稳定 性，但Mn量多时塑性显著下降，故加入量一般<1％；
Cr的作用与Mn相似，改善抗蚀性和可焊性，但加入量 一般<0.35％，否则会与其它元素如Mn、Fe等形成粗大 的金属间化合物（（ MnCr）Al6 、（CrFe）Al7 ），降低 成形性能；此外，Cr能抑制晶核形成，阻碍再结晶晶粒 长大，提高再结晶温度；
随Si 含量增加，抗裂能力 降低。除了以Si 为主要成分 的5A03 合金外，其它牌号的 合金，在标准允许的含量内 都有一定的裂纹倾向。因此 需限制Si含量。
Fe、Si 比增加，抗裂能力 增加。
此外，与其它各系合金一
样，还需从调整铸造应力、 提高熔体质量等方面采取措 施。
四、常用合金
牌号 Mg
Mn
Si能形成Al（FeMn）Si化合物，破坏Fe的细化晶粒作 用，是有害杂质，应限制在0.3％以下；
Cu对抗蚀性不利（也有人认为微量Cu对抗蚀性有利， 可使点腐蚀变成均匀腐蚀）；
Zn影响不大；
Mg损害表面质量，但有固溶强化作用，能使Al-Mn合 金的强度提高10％，目前已开始大量应用Al-Mn-Mg系合 金。
晶温度的Mn和Cr，也能避免 相沿晶沉淀，得到与高
Mg合金相当的强度，如5454（2.7Mg-0.7Mn-0.12Cr）合 金，既有Al-4Mg合金的强度，又无SCC敏感性。（这种 方法要使强度显著提高有困难）；
合金冷变形后在室温发生“时效软化”现象，即经过 一段时间后强度降低（过程可持续一二十年），因此冷 变形后应进行低温（120－150 ℃ ）稳定化处理。（对防