常见合金的组成及应用

常见合金的组成及应用

第一单元应用广泛的金属材料

第二节常见的合金的组成及应用

铝合金和铝锂合金

金属材料分为黑色金属和有色金属两大类，除了铁、锰、铬之外，周期表中其他金属都归于有色金属。有色金属又可分为轻金属如Li，Be，Mg，Al，Ti；重金属如Cu，Zn，Cd，Hg，Pb；高熔点金属或难熔金属如W，Mo，Zr，V；稀土金属如La，Ce，Pr，Nd等；稀散金属如Ga，In，Ge；贵金属如Au，Ag，Pt，Pd等。但作为结构材料的有色金属，主要有铝合金、镁合金、铜合金、钛合金、镍合金和锌合金等。我们主要介绍铝合金。

铝是自然界含量最多的金属元素，在地壳中以复硅酸盐形式存在。主要的矿石有铝土矿（Al2O3•nH2O）、粘土H2Al2（SiO4）2H2O]、长石（KAlSi3O8）、云母H2KAl3（SiO4）3]、冰晶石（Na3AlF6）等。

制备金属铝常用电解法。在矿石中铝和氧结合形成Al2O3，它是非常稳定的化合物。在高温下对熔融的氧化铝进行电解，氧化铝被还原为金属铝并在阴极上析出，其反应如下：

熔融的金属铝冷却后成为铝锭。

铝是银白色金属，熔点为659.8℃，沸点为2270℃，密度为2.702g•cm-3，仅为铁的三分之一。铝的导电、导热性好，可代替铜做导线。在大气中金属铝表面与氧作用形成一层致密的氧化膜保护层，所以有很好的

抗蚀性。金属铝中铝原子是面心立方堆积，层与层之间可以滑动，因此铝有优良的延展性，可拉伸抽成丝，也可捶打成铝箔。铝的主要用途是做铝合金，大量用于航空工业、汽车工业及建筑业。

铝合金金属铝的强度和弹性模量较低，硬度和耐磨性较差，不适宜制造承受大载荷及强烈磨损的构件。为了提高铝的强度，常加入一些其他元素，如镁、铜、锌、锰、硅等。这些元素与铝形成铝合金后，不但提高了强度，而且还具有良好的塑性和压力加工性能，如铝镁合金、铝锰合金。常见的铝铜镁合金称为硬铝，铝锌镁铜合金称为超硬铝。铝合金强度高、相对密度小、易成型，广泛用于飞机制造业。

铝锂合金若把锂掺入铝中，就可生成铝锂合金。由于锂的密度比铝还低（0.535g•cm-3），如果加入1%锂，可使合金密度下降3%，弹性模量提高6%。

近年来发展了一种铝锂合金，含锂2%～3%，这种铝锂合金比一般铝合金强度提高20%～24%，刚度提高19%～30%，相对密度降低到2.5～2.6。因此用铝锂合金制造飞机，可使飞机质量减轻15%～20%，并能降低油耗和提高飞机性能。铝锂合金是很有发展前途的合金