铝合金时效分析试验(专业教育)
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Mn和Mg主要作用是提高抗蚀能力和塑性，并起 固溶强化作用。
特备参考
12
锻锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性能、焊接性 能好，易于变形加工，但切削性能差。
不能进行热处理强化，常用加工硬化提高其强度。
常用的Al-Mn系合金有LF21（3A21）。其抗蚀性和强 度高于纯铝，用于制造油罐（箱）、管道、铆钉等需 要弯曲、冲压加工的零件。
特备参考
4
2.2 铝合金的应用
美国F-117隐形战斗机 所用材料大部分是铝合特金备参考
高比强铝合金机翼
5
wk.baidu.com
2.2 铝合金的分类
铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。 可热处理强化
变形铝合金 不可热处理强化
铸造铝合金
特备参考
6
2.3 铝合金的热处理
可热处理强化变形铝合金的热处理方法：
固溶处理+时效 固溶处理——将合金加热到固溶线以上，保温并淬火
随着时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间 提前。
特备参考
10
特备参考
11
2.4 铝合金的牌号、性能及用途
1）变形铝合金的牌号（按GB3190-82中的旧牌号） 表示方法为：
防锈铝合金：LF+序号 硬铝合金： LY+序号 超硬铝合金：LC+序号 锻铝合金： LD+序号 2）常用变形铝合金 防锈铝合金：主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。
后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。
时效——将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度 保温，以析出弥散强化相的处理。
特备参考
7
在室温下进行的时效称为自然时效；在加热条件下时 效称为人工时效。
时效过程实质：是第二相从过饱和固溶体中沉淀的过 程。这种过程是通过成型和长大进行的，是一种扩散 型的固态相变。
主要制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶 片、发动机活塞等。
（2）Al-Cu系铸造铝合金
耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性 能差。
合金称为简单硅铝明。
在普通铸造条件下，ZL102组织基本上为共晶体，有粗 针状的Si晶体和α固溶体组成，强度和塑性较差。实际 生产中常采用钠盐进行变质处理，得到细小均匀的共 晶体+一次α固溶体，以提高性能。
特备参考
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特备参考
18
加入其它合金元素的铝硅铸造合金称为复杂（或特殊） 硅铝明。
Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、 耐热性和焊接性能。
θ’’相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长 大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结 构。在θ’’过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区 都大于G.P区产生的应力场，所以θ’’相产生的时效强化效果 大于G.P区的强化作用。
θ’相是指当继续增加时效时间或提高时效温度，θ’’相转变 成为θ’相。θ’相属正方结构，θ’在一定面上与基体铝共格， 在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。
特备参考
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锻铝合金
主要是Al-Cu-Mg-Si系合金。
可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模锻 件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。
Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金。常用的有LD7 （2A70）、LD8（2A80）、LD9（2A90），主要制造 150-225下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机的 蒙皮等。
件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等。
特备参考
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超硬铝合金 主要是Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。 时效强化效果超过硬铝合金。 热态塑性好，但耐蚀性能差。 常用合金有LC4（7A04）、LC9（7A09），
主要用于工作温度较低、受力较大 的结构件，如飞机大梁、起落架等。
时效一般分四个阶段：
a过→G.P区→θ’’相→θ’相→θ相
特备参考
8
G.P区就是指富溶质原子区。是溶质原子在一定晶面上偏聚 或从聚而成的，呈圆片状。它没有完整的晶体结构，与母 相共格。在一定温度以上不再生成G.P 区。室温时效的G.P 区很小。在较高温度时效一定时间后，G.P 区直径长大， 厚度增加。温度再高，G.P区数目开始减少。它可以在晶面 处引起弹性应变。
董立新
特备参考
1
一、实验目的
熟悉铝合金的分类、特性及用途。 掌握变形铝合金的时效处理过程及组织分析。 掌握变形铝合金时效过程的硬度变化。 掌握铝合金的硬度测试。
特备参考
2
二、原理概述
铝合金时效硬化现象——铝合金淬火后放置，其硬度 将随时间的推移不断升高。
时效硬化的本质——在固溶度曲线以下自过饱和固溶 体析出了能使硬度得到提高的第二相。
常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05），其密度比纯铝小， 强度比Al-Mn系合金高，在航空工业中得到广泛应用， 如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。
特备参考
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硬铝合金 主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。 可进行时效强化，也可以进行变形强化。 强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性能低于防锈铝。 常用的有LY11（2A11）、LY12（2A12），用于制造冲压
时效是铝合金强化的重要方法之一.
特备参考
3
2.1 铝及铝合金的性能特点
纯铝具有银白色金属光泽，密度小（2.72），熔点低 （660℃），导电、导热性能优良。耐大气腐蚀。易 加工成形。
具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。
铝合金常加入的合金元素主要有：Cu、Mn、Si、Mg、 Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr等辅加元素。铝合金 具有高强度，又保持纯铝的优良特性。
特备参考
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3） 铸造铝合金（按GB3190-82中的 旧牌号）
包括：Al-Si系：ZL1+两位数顺序号 Al-Cu系：ZL2+两位数顺序号 Al-Mg系：ZL3+两位数顺序号 Al-Zn系：ZL4+两位数顺序号
（1） Al-Si系又称硅铝明。 其中ZL102（ZLlSi12），其中含12%Si，含有铝硅二元
θ相是平衡相，为正方有序结构。由于θ相完全脱离了母相， 完全丧失了与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。这 也就意味着合金的硬度和强度下降。
特备参考
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时效强化效果与加热温度和保温时间有关。
温度一定时，随着时效时间延长，时效曲线上出现峰 值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，此 为过时效。
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12
锻锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性能、焊接性 能好，易于变形加工，但切削性能差。
不能进行热处理强化，常用加工硬化提高其强度。
常用的Al-Mn系合金有LF21（3A21）。其抗蚀性和强 度高于纯铝，用于制造油罐（箱）、管道、铆钉等需 要弯曲、冲压加工的零件。
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2.2 铝合金的应用
美国F-117隐形战斗机 所用材料大部分是铝合特金备参考
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2.2 铝合金的分类
铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。 可热处理强化
变形铝合金 不可热处理强化
铸造铝合金
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6
2.3 铝合金的热处理
可热处理强化变形铝合金的热处理方法：
固溶处理+时效 固溶处理——将合金加热到固溶线以上，保温并淬火
随着时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间 提前。
特备参考
10
特备参考
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2.4 铝合金的牌号、性能及用途
1）变形铝合金的牌号（按GB3190-82中的旧牌号） 表示方法为：
防锈铝合金：LF+序号 硬铝合金： LY+序号 超硬铝合金：LC+序号 锻铝合金： LD+序号 2）常用变形铝合金 防锈铝合金：主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。
后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。
时效——将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度 保温，以析出弥散强化相的处理。
特备参考
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在室温下进行的时效称为自然时效；在加热条件下时 效称为人工时效。
时效过程实质：是第二相从过饱和固溶体中沉淀的过 程。这种过程是通过成型和长大进行的，是一种扩散 型的固态相变。
主要制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶 片、发动机活塞等。
（2）Al-Cu系铸造铝合金
耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性 能差。
合金称为简单硅铝明。
在普通铸造条件下，ZL102组织基本上为共晶体，有粗 针状的Si晶体和α固溶体组成，强度和塑性较差。实际 生产中常采用钠盐进行变质处理，得到细小均匀的共 晶体+一次α固溶体，以提高性能。
特备参考
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特备参考
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加入其它合金元素的铝硅铸造合金称为复杂（或特殊） 硅铝明。
Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、 耐热性和焊接性能。
θ’’相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长 大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结 构。在θ’’过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区 都大于G.P区产生的应力场，所以θ’’相产生的时效强化效果 大于G.P区的强化作用。
θ’相是指当继续增加时效时间或提高时效温度，θ’’相转变 成为θ’相。θ’相属正方结构，θ’在一定面上与基体铝共格， 在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。
特备参考
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锻铝合金
主要是Al-Cu-Mg-Si系合金。
可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模锻 件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。
Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金。常用的有LD7 （2A70）、LD8（2A80）、LD9（2A90），主要制造 150-225下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机的 蒙皮等。
件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等。
特备参考
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超硬铝合金 主要是Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。 时效强化效果超过硬铝合金。 热态塑性好，但耐蚀性能差。 常用合金有LC4（7A04）、LC9（7A09），
主要用于工作温度较低、受力较大 的结构件，如飞机大梁、起落架等。
时效一般分四个阶段：
a过→G.P区→θ’’相→θ’相→θ相
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G.P区就是指富溶质原子区。是溶质原子在一定晶面上偏聚 或从聚而成的，呈圆片状。它没有完整的晶体结构，与母 相共格。在一定温度以上不再生成G.P 区。室温时效的G.P 区很小。在较高温度时效一定时间后，G.P 区直径长大， 厚度增加。温度再高，G.P区数目开始减少。它可以在晶面 处引起弹性应变。
董立新
特备参考
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一、实验目的
熟悉铝合金的分类、特性及用途。 掌握变形铝合金的时效处理过程及组织分析。 掌握变形铝合金时效过程的硬度变化。 掌握铝合金的硬度测试。
特备参考
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二、原理概述
铝合金时效硬化现象——铝合金淬火后放置，其硬度 将随时间的推移不断升高。
时效硬化的本质——在固溶度曲线以下自过饱和固溶 体析出了能使硬度得到提高的第二相。
常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05），其密度比纯铝小， 强度比Al-Mn系合金高，在航空工业中得到广泛应用， 如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。
特备参考
13
硬铝合金 主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。 可进行时效强化，也可以进行变形强化。 强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性能低于防锈铝。 常用的有LY11（2A11）、LY12（2A12），用于制造冲压
时效是铝合金强化的重要方法之一.
特备参考
3
2.1 铝及铝合金的性能特点
纯铝具有银白色金属光泽，密度小（2.72），熔点低 （660℃），导电、导热性能优良。耐大气腐蚀。易 加工成形。
具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。
铝合金常加入的合金元素主要有：Cu、Mn、Si、Mg、 Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr等辅加元素。铝合金 具有高强度，又保持纯铝的优良特性。
特备参考
16
3） 铸造铝合金（按GB3190-82中的 旧牌号）
包括：Al-Si系：ZL1+两位数顺序号 Al-Cu系：ZL2+两位数顺序号 Al-Mg系：ZL3+两位数顺序号 Al-Zn系：ZL4+两位数顺序号
（1） Al-Si系又称硅铝明。 其中ZL102（ZLlSi12），其中含12%Si，含有铝硅二元
θ相是平衡相，为正方有序结构。由于θ相完全脱离了母相， 完全丧失了与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。这 也就意味着合金的硬度和强度下降。
特备参考
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时效强化效果与加热温度和保温时间有关。
温度一定时，随着时效时间延长，时效曲线上出现峰 值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，此 为过时效。