铝加工基础知识

铝的历史与发展

铝的历史
1857年， 法国第一个大规模生产了1.7吨 铝。但由于当时铝的冶炼技术复杂和所采用的 技术成本高， 所以生产的发展很缓慢。
铝的历史与发展

铝的历史 问世之初，铝十分珍贵，其价格昂贵，等 同于黄金，主要是用于生产一些铝制头盔、餐 具及玩具等贵族用品。
铝的历史与发展

铝的历史
的精密零件。
铝的基本属性
⑸ 抗腐蚀、耐气候性好 主要特点：
铝表面上极易生成致密而牢固的氧化铝(Al203)
薄膜，而且一被破坏后会立即生成，保护铝不被
腐蚀。这层保护膜只有在卤素离子或碱离子的激
烈作用下才会遭到破坏。
铝的基本属性
⑸ 抗腐蚀、耐气候性好 主要特点：
因此，铝可在大气、普通水，多数酸和有机
是稳定的，无同素异晶转变。原子序数为13，原子量 为26.9815。
铝的基本属性

纯铝的物理性能 2 密度 铝在室温时的理论密度为2698.72 kg/m3。 不同纯度的铝固态和熔融态的密度见表2-1。
表2-1不同纯度铝的密度
纯度 % 99.25 99.40 99.75 密度/kg·m-3 退火状态 熔融态 （20℃） （1000℃） 2727 2310 2706 2291 2703 2289 纯度 % 99.971 99.996 99.9998 密度/kg·m-3 退火状态 熔融态 （20℃） （1000℃） 2699 — 2698.9 — 2698.08 —
中，铝的丰度为8.2 g/kg, 仅次于氧和硅超过了 铁。
铝的基本属性

世界铝土矿储量
世界上90%以上的氧化铝是用铝土矿生产出
来的。全世界已探明铝土矿储量有550－750亿
吨， 其中分布情况为加勒比地区和中美洲 2030亿吨， 南美洲190-250亿吨， 欧洲 30-40亿 吨，非洲150-200 亿吨，亚洲80-130 亿吨，澳 洲70-100亿吨。
图2-1
铝的纯度与强度的关系
铝的基本属性

纯铝的力学性能
图2-2 铝的纯度与硬度的关系
铝的基本属性

铝的基本特性与主要应用领域 ⑴ 熔点低 熔点与纯度有关，99.996% 的铝其熔点为 660.37℃ , 99. 97 %的铝为659.8℃，因此熔炼、 铸造、加工比较容易。
铝的基本属性
⑵ 密度小 主要特点： 铝的密度与温度和纯度有关， 室温下纯度 为99.996%铝的密度为 2698.9 kg/m3，而纯度为 99.75%铝的2703kg/m3，约为铁的密度的35%， 可制造轻结构，有“会飞金属”之称。
铝的基本属性
⒀ 耐化学品
主要应用领域举例： 用于化学装置、酸和化学制品包装等。
铝的基本属性
⒁ 无毒 主要特点： 铝本身没有毒性，它与大多数食品接触时溶 出量很微小。同时由于表面光滑、容易清洗 、故
细菌不易停留繁殖。
铝的基本属性
⒁ 无毒 主要应用领域举例： 食具、食品包装、鱼罐、鱼仓、医疗器械、 食品容器等。
、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换
器、印刷板、铭牌、反光器具。
铝的基本属性

常用合金的典型用途

3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的
抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些
性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，
如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运 输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力 容器与管道。
铝的基本属性

常用合金的典型用途

1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各
种软管，烟花粉。

1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对
强度要求不高，化工设备是其典型用途。
铝的基本属性

常用合金的典型用途

1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗
蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工
产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件
收截面小，仅次于铍、镁、锆等金属。铝耐核辐
射的最大优点是对照射生成的感应放射能衰减很
快。
铝的基本属性
⑾ 耐核辐射 主要应用领域举例： 防核辐射材料。
铝的基本属性
⑿ 美观 主要特点：
铝及其合金由于反射能力强，表面呈银白色
光泽。经机加工后就可达到很高的光洁度和光亮
度。如果经阳极氧化和着色，不仅可以提高抗蚀
铝的基本属性

常用合金的典型用途

3004 全铝易拉罐罐身，要求有比3003合金更
高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，
薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯
具零部件 。
铝的基本属性

常用合金的典型用途

3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落
水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等。

3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建
(明矾)衍生而来的。1746 年德国科学家
波特(J.H.Pott)首先用明矾制得氧化铝。
铝的历史与发展

铝的历史 1825年丹麦电化学家奥斯忒（H. C. Oersted）用钾汞剂还原无水氯化铝，首次获得 几毫克金属铝。1827年德国科学家沃勒（F. Wohler）用钾还原氧化铝得到少量金属铝。
铝的历史与发展
1600万t，再生铝消费量达到450万t。铝工业的
生产规模和生产技术水平达到了相当高的水平。
铝的历史与发展

铝的发展
2010年世界原铝产量4042万吨，中国原铝产量1613万吨，我国原铝产量 占全世界原铝产量的40%。
变形铝合金基础理论 二、铝的基本属性
铝的基本属性

储量
铝是地球上储量最多的金属元素， 在地壳
小五金等。
铝的基本属性
⑷ 塑性好，易加工 主要特点： 铝可用任何一种铸造方法铸造。由于塑性好， 可轧成薄板和箔，拉成管材和细丝，挤成各种型 材，锻造成各种零件，适宜各种冷热塑性成形。 可高速进行车、铣、镗、刨等机械加工。
铝的基本属性
⑷ 塑性好，易加工 主要应用领域举例： 用于受力结构件框架，
一般用品及各种容器、光学仪器及其他形状复杂
性能，而且可以获得五颜六色、光采夺目的制品。
铝也是生产涂漆材料的极好基体。
铝的基本属性
⑿ 美观 主要应用领域举例：
建筑用壁板、器具装饰、装饰品、标牌、门窗、幕
墙、汽车和飞机蒙皮、仪表外壳及室内外装修材料等。
铝的基本属性
⒀ 耐化学品
主要特点： 对硝酸、冰醋酸、过氧化氢等化学药品不反 应，有非常好的耐药性。
钪等各种元素进行合金化（变成铝合金），使其
强度大幅提高，塑性下降较小。
铝的基本属性
⑶ 可强化 主要特点： 有的铝合金还可进行热处理进一步强化，其
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强度可高于普通碳钢，有些铝合金的比强度甚至
可与优质合金钢相媲美。
铝的基本属性
⑶ 可强化 主要应用领域举例： 用于制造桥梁（特别是吊桥、可动桥及军用
浮桥）、飞机、建筑结构、集装箱、压力容器、
铝加工基础知识
——变形铝合金基础理论
变形铝合金基础理论
一、铝的历史与发展
二、铝的基本属性
三、铝合金的牌号、状态和分类
变形铝合金基础理论 一、铝的历史与发展
铝的历史与发展

铝的历史
铝（Aluminium ）
是在1825首次问世
的，距今仅183年。
铝的历史与发展
◆铝的历史
Aluminum一词是从古罗马语Alumen
铝的基本属性

中国铝土矿储量
中国的铝土矿主要分布于河南、山西、贵州、
山东和广西等地，多数为低铁高硅的一水硬铝
型，主要杂质是高岭石中的Si02和少量的Fe203、
Ti02；此外，浙江、安徽两省有以亿吨计的钾 明矾石资源，云南等地有较丰富的霞石资源。
铝的基本属性

纯铝的物理性能 1、晶体结构
固态时铝为面心立方结构。常压下温度从4K至熔点
⑹ 导热、导电性好 主要应用领域举例：
电线、母线接头、炊具、热交换器、汽车散
热器、电子原件等。
铝的基本属性
⑺ 无低温脆性 主要特点： 铝在摄氏零度以下，随着温度的降低，强度 和塑性不仅不会降低，反而提高。
铝的基本属性
⑺ 无低温脆性 主要应用领域举例： 冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、液氧、液 氮、液氢等的生产装置。
铝的基本属性
⑻ 反射性强 主要特点： 铝的抛光表面对白光的反射率可达80%以上， 纯度越高，反射率越高，高纯铝经点解抛光后， 反射率可达94% （银为92%）。
铝的基本属性
⑻ 反射性强 主要特点： 同时，铝对红外线、紫外线、电磁波、热辐 射等都有良好的反射性能。
铝的基本属性
⑻ 反射性强 主要应用领域举例：
铝的基本属性

纯铝的物理性能
3、热学性能
熔点
熔点对纯度敏感。常压下纯度为99.996%铝
的熔点为660.37℃。 不同纯度铝的熔点如下：
纯度／％ 99.20 99.50 99.60 99.97 99.996 熔点／℃ 657.0 658.0 658.7 659.8 660.24
铝的基本属性

纯铝的力学性能
铝的基本属性
⑽ 有吸音性
主要特点： 铝对声音是非传播体，有吸收声波的性能。
铝的基本属性
⑽ 有吸音性
主要应用领域举例： 配制阻尼合金、室内装饰天棚板、高架公路、 高速铁路的隔音网等。
我国高铁—京津线两侧的隔音墙即采用5754
合金制造。
铝的基本属性
⑾ 耐核辐射 主要特点： 铝对高能中子来说，具有与其他金属相同程 度的中子吸收截面，对低能范围内的中子，其吸
铝的基本属性
⑹ 导热、导电性好 主要特点：
室温下电工铝的等体积电导率可达62%IACS，
若按单位质量导电能力计算， 其导电能力为铜
的一倍。热导率 (0~100℃) 为 22.609 W/(m•K)。
电阻率 (20℃) 为 26.7nΩ•m，电阻温度系数为 0.1(nΩ•m)•K-1。
铝的基本属性
据说在一次宴会上， 法国皇帝拿破仑第三独自 用铝制的刀叉，而其他人 都用银制的餐具。
铝的历史与发展

铝的历史 1886年美国豪尔 （C. M. Hall） 和法国海朗特 （D. L. Herouh） 分别独立地电解熔融的铝矾土和冰 晶石的混合物 制得了金属铝， 奠定了今天大 规模生产铝的 基础。
铝的历史与发展
用于制做照明器具、反射镜、屋顶瓦板、抛
物面天线，冷藏车、冷冻库、投光器、冷暖器隔
热材料以及氧和氢的生产装置等。
铝的基本属性
⑼ 无磁性、冲击不生火花 主要特点： 铝是非磁性体；受冲击时不产生火花，这对 某些特殊用途十分可贵。
铝的基本属性
⑼ 无磁性、冲击不生火花 主要应用领域举例： 舰船上所用的罗盘、天线、操舵室的器具， 电气设备的屏蔽材料，易燃、易爆物生产器材等。
铝的基本属性
⑵ 密度小 主要应用领域举例： 用于制造飞机、 太空飞行器、轨道车
辆、桥梁、船舶、汽
车、高层建筑结构和质量轻的容器等。
铝的基本属性
⑶ 可强化 主要特点： 纯铝强度不高，不如钢铁。冷加工硬化能使
强度提高一倍以上，但塑性变低。
铝的基本属性
⑶ 可强化 主要特点： 纯铝可通过添加镁、锌、铜、锰、硅、锂、
铝的历史与发展

铝的发展 1910 年世界的铝产量增加到 44400吨。已 开始大规模生产铝箔和其他新产品，如铝软管、 铝家具、铝门窗和幕墙，同时铝制炊具及家用 铝箔等各种新产品也相继出现，使铝的普及化 程度向前推进了一大步。
铝的历史与发展

铝的发展
1956年世界铝产量超过铜，居有色金属首位。
到20世纪80年代初期，世界原铝产量已超过

铝的发展
1888年，用拜耳法由铝矾土矿生产氧化铝的技术问世，铝的生
产成本开始大幅下降。
同年美国匹兹保建立第一 家电解铝厂，随后瑞士、
英国相继建立了铝冶炼厂，
铝生产进人一个新阶段。
铝的历史与发展

铝的发展 美国第一个有意义的铝产品是1876年用铸件和铝
管材制成的工业经纬仪；
1884年在建筑方面，用2.8公斤铝铸件制作了华盛 顿纪念塔的塔尖； 1889年美国用铝制造了第一个铝壶，并很快开始 用铝制造炊具。

铝的历史
1854年，法国化学家德维尔(S. C. Deville) 把 铝矾土、 木炭、 食盐混合， 通人氯气后加热得到 NaCl和AlCl3 复盐，再将此复盐与过量的钠熔融，得到
了金属铝。
铝的历史与发展

铝的历史 1855年，法国巴黎博览会上，首次展出了 一小块铝棒，标签上写到：“来自粘土的白 银”，并将它放在最珍贵的珠宝旁边，引起了 世人的关注。
物中使用。采用缓蚀剂，也可耐弱碱液腐蚀。
选用适宜的合金，在工业地区、海岸地区使
用，可保持优良的耐久性。
铝的基本属性
⑸ 抗腐蚀 主要应用领域举例： 门板、车辆、船 舶外部覆盖材料、厨 房器具、化学装置、屋顶瓦板、电动洗衣机、海
水淡化、化工石油、材料、化学物品的包装等。
铝的基本属性
⑹ 导热、导电性好 主要特点： 铝的导热、导电性仅次于金、银和铜，约为 钢铁的三到四倍。