金属材料学铝合金
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2020/6/30
9.1.2铝合金热处理强化特点
特点：淬火加热时不发生同素异构转变。 热处理强化包括固溶处理与时效处理。
固溶 处理
α+β→αss 固溶度↑
强度/硬度变化小 塑性明显↑
时效 处理
第二相从固 溶体中析出
力学性能等发生 显著变化
2020/6/30
时效形式：人工时效，自然时效 一般“回火”用于晶型转变的淬火合金，
第9章 铝合金aluminium
9.1 概述
Al及其合金在工业生产中的应用量仅次于钢铁，居有色金属首位。 Al及其合金的特点:
密度小，比强度和比刚度高，导热导电性优良，耐腐蚀。 应用： 应用于宇航，飞机制造业，民用中主要用于建筑，运输，电力等行业
2020/6/30
我国和世界铝年产量
美F-117隐身战斗机
图9.1
2020/6/30
根据国标规定 ，变形铝及铝合金可直接引用国际 四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。
1983年国际标准化组织将美国国家标准纳入ISO 国际标准中。
在国家标准（GB/T16474—1996）中，变形铝 用四位数字牌号：
第一位表示合金系列，按合金中主要元素分类。
Al-Cu合金淬火→过饱和α固溶体→形成第二相原子 富集区（GP区）→原子富集区有序化（ θ″）→ 形成过渡相θ′→析出平衡相θ(CuAl2）。
G.P.区
2020/6/30
(所用材料大部分是铝合金)
现代飞机有70％是铝和铝合金制造 的，所以人们称铝是“会飞”的金属。
我国第一颗人造地球卫星“东方红一号” 的外壳就是用铝合金制成的。导弹的用铝量 占总质量的10％～50％。美国的阿波罗Ⅱ 号宇宙飞船使用的金属材料中，铝和铝合金 占75％。
2020/6/30
纯Al老牌号：工业纯Al的牌号以“L”加一顺序号数 字表示（括号内为新牌号GB/16474—1996）
2020/6/30
•Al-Cu系： 2A01,2A06, 2A12 （硬铝合金）：代号 LY1, LY6, LY12
热 处 •Al-Zn-Mg-Cu系：7A03, 7A09 理 （超硬铝合金）： 代号LC3, LC9 型 铝 合 金 •Al-Mg-Si-Cu系：6063，2A50, 2A14;
(锻铝合金）： 代号 LD31 , LD5, LD10
第二位字母表示原始合金的改型情况， “A” 表示原始
合金；“B”～“Y”表示原始合金的改型合金。 最后 两位表示不同牌号的铝合金。
2020/6/30
形变铝合金的牌号
组别
牌号系列 组别
牌号系列
纯铝（铝含量不小于 99.00%）
1×××
以铜为主要合金元素的 铝合金
以锰为主要合金元素的 铝合金
以硅为主要合金元素的 铝合金
工业铝L1（1070A）、L2（1060）、L3 （1050A）、L4（1035）…L6数字越大纯度越低
高纯铝LG5(1A99)、LG4(1A97)、LG3（1A93）、 LG2（1A90）、LG1（1A85）
数字越大纯度越高。 国际牌号：1350，“1”-纯铝，第二位表示对杂质
范围的控制要求，“3”表示有三种杂质应受到控制， 即（V+Ti)<0.02%， B<0.05%， Ga<0.03%； “50”表示小数点后两位。
“时效”用于非晶型转变的淬火合金。
一、固溶处理 将合金加热到固溶线以上， 并保温，快冷。得到过饱 和不稳定的固溶体组织， 为后续的时效处理作准备。 铝合金固溶处理后，获得 了溶质原子和空位双重过 饱和的固溶体，塑性和耐 蚀性提高。
2020/6/30
加热固溶 淬火过饱和
二、时效处理
时效：指淬火后得到的铝合金过饱和固溶体在一定温度 下，随时间增长而分解，导致合金强度和硬度升高的现 象。
2020/6/30
©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
图9.2 Al-Cu 合金各相析出温度和时间
2020/6/30
2020/6/30
1.Al的合金化及强化 Al的强度硬度都很低，难以作结构材料，必
须添加合金元素，并通过冷变形或热处理来 强化 Al无同素异构转变，不能象钢一样通过热处 理相变强化 合金元素主要强化作用有：固溶强化，沉淀 强化，过剩相强化和细化组织强化
2020/6/30
2合金元素的作用
Cu 固溶强化，沉淀强化，提
• 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
铝是可以回收利用的金属
2020/6/30
铝 合 金 制 品 铝合金波纹管
非
热
处
（ 防
理锈
型 铝
铝 合 金
合）
金
Al-Mn系： 3A21 3A02（ 代号LF21， LF2
Al-Mg：: 5A02, 5A03,5A12 代号LF2, LF3, LF12
高铝合金的耐热性
Mg 固溶强化，降低密度，提
高耐蚀性，不能单独加入， 必须配合其他合金元素加入
Mn 提高耐蚀性
Si 过剩相强化，铸造合金。
Zn 固溶强化，沉淀强化，提
高耐蚀性
2020/6/30
9.1.1.铝合金的分类
可将铝合金分为变 形铝合金和铸造铝 合金（以B点为界） 两大类。
变形铝合金又分为 可热处理强化和不 可热处理强化（以D 点为界）两类。
以镁为主要合金元素的 铝合金
2××× 3××× 4××× 5×××
以镁和硅为主要合金元 素并以Mg2Si相为强 化相的铝合金
以锌为主要合金元源自文库的 铝合金
以其他元素为主要合金 元素的铝合金
备用合金组
6×××
7××× 8××× 9×××
2020/6/30
GB 3190-82中的旧牌号仍可 继续使用，表示方法为:
时效实质是沉淀强化相从过饱和固溶体中析出和长大。
自然时效：在室温下自发强化的过程。 人工时效：在某一人工加热温度下进行的时效过程。共
格或半共格亚稳过渡相（θ″或θ′）强化效果最佳，数
量越多，弥散度越大，强化效果越佳。
2020/6/30
以Al-Cu二元合金为例讨论铝合金的时效过程：
Al-Cu合金淬火+时效过程组织形成示意图
9.1.2铝合金热处理强化特点
特点：淬火加热时不发生同素异构转变。 热处理强化包括固溶处理与时效处理。
固溶 处理
α+β→αss 固溶度↑
强度/硬度变化小 塑性明显↑
时效 处理
第二相从固 溶体中析出
力学性能等发生 显著变化
2020/6/30
时效形式：人工时效，自然时效 一般“回火”用于晶型转变的淬火合金，
第9章 铝合金aluminium
9.1 概述
Al及其合金在工业生产中的应用量仅次于钢铁，居有色金属首位。 Al及其合金的特点:
密度小，比强度和比刚度高，导热导电性优良，耐腐蚀。 应用： 应用于宇航，飞机制造业，民用中主要用于建筑，运输，电力等行业
2020/6/30
我国和世界铝年产量
美F-117隐身战斗机
图9.1
2020/6/30
根据国标规定 ，变形铝及铝合金可直接引用国际 四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。
1983年国际标准化组织将美国国家标准纳入ISO 国际标准中。
在国家标准（GB/T16474—1996）中，变形铝 用四位数字牌号：
第一位表示合金系列，按合金中主要元素分类。
Al-Cu合金淬火→过饱和α固溶体→形成第二相原子 富集区（GP区）→原子富集区有序化（ θ″）→ 形成过渡相θ′→析出平衡相θ(CuAl2）。
G.P.区
2020/6/30
(所用材料大部分是铝合金)
现代飞机有70％是铝和铝合金制造 的，所以人们称铝是“会飞”的金属。
我国第一颗人造地球卫星“东方红一号” 的外壳就是用铝合金制成的。导弹的用铝量 占总质量的10％～50％。美国的阿波罗Ⅱ 号宇宙飞船使用的金属材料中，铝和铝合金 占75％。
2020/6/30
纯Al老牌号：工业纯Al的牌号以“L”加一顺序号数 字表示（括号内为新牌号GB/16474—1996）
2020/6/30
•Al-Cu系： 2A01,2A06, 2A12 （硬铝合金）：代号 LY1, LY6, LY12
热 处 •Al-Zn-Mg-Cu系：7A03, 7A09 理 （超硬铝合金）： 代号LC3, LC9 型 铝 合 金 •Al-Mg-Si-Cu系：6063，2A50, 2A14;
(锻铝合金）： 代号 LD31 , LD5, LD10
第二位字母表示原始合金的改型情况， “A” 表示原始
合金；“B”～“Y”表示原始合金的改型合金。 最后 两位表示不同牌号的铝合金。
2020/6/30
形变铝合金的牌号
组别
牌号系列 组别
牌号系列
纯铝（铝含量不小于 99.00%）
1×××
以铜为主要合金元素的 铝合金
以锰为主要合金元素的 铝合金
以硅为主要合金元素的 铝合金
工业铝L1（1070A）、L2（1060）、L3 （1050A）、L4（1035）…L6数字越大纯度越低
高纯铝LG5(1A99)、LG4(1A97)、LG3（1A93）、 LG2（1A90）、LG1（1A85）
数字越大纯度越高。 国际牌号：1350，“1”-纯铝，第二位表示对杂质
范围的控制要求，“3”表示有三种杂质应受到控制， 即（V+Ti)<0.02%， B<0.05%， Ga<0.03%； “50”表示小数点后两位。
“时效”用于非晶型转变的淬火合金。
一、固溶处理 将合金加热到固溶线以上， 并保温，快冷。得到过饱 和不稳定的固溶体组织， 为后续的时效处理作准备。 铝合金固溶处理后，获得 了溶质原子和空位双重过 饱和的固溶体，塑性和耐 蚀性提高。
2020/6/30
加热固溶 淬火过饱和
二、时效处理
时效：指淬火后得到的铝合金过饱和固溶体在一定温度 下，随时间增长而分解，导致合金强度和硬度升高的现 象。
2020/6/30
©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.
图9.2 Al-Cu 合金各相析出温度和时间
2020/6/30
2020/6/30
1.Al的合金化及强化 Al的强度硬度都很低，难以作结构材料，必
须添加合金元素，并通过冷变形或热处理来 强化 Al无同素异构转变，不能象钢一样通过热处 理相变强化 合金元素主要强化作用有：固溶强化，沉淀 强化，过剩相强化和细化组织强化
2020/6/30
2合金元素的作用
Cu 固溶强化，沉淀强化，提
• 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
铝是可以回收利用的金属
2020/6/30
铝 合 金 制 品 铝合金波纹管
非
热
处
（ 防
理锈
型 铝
铝 合 金
合）
金
Al-Mn系： 3A21 3A02（ 代号LF21， LF2
Al-Mg：: 5A02, 5A03,5A12 代号LF2, LF3, LF12
高铝合金的耐热性
Mg 固溶强化，降低密度，提
高耐蚀性，不能单独加入， 必须配合其他合金元素加入
Mn 提高耐蚀性
Si 过剩相强化，铸造合金。
Zn 固溶强化，沉淀强化，提
高耐蚀性
2020/6/30
9.1.1.铝合金的分类
可将铝合金分为变 形铝合金和铸造铝 合金（以B点为界） 两大类。
变形铝合金又分为 可热处理强化和不 可热处理强化（以D 点为界）两类。
以镁为主要合金元素的 铝合金
2××× 3××× 4××× 5×××
以镁和硅为主要合金元 素并以Mg2Si相为强 化相的铝合金
以锌为主要合金元源自文库的 铝合金
以其他元素为主要合金 元素的铝合金
备用合金组
6×××
7××× 8××× 9×××
2020/6/30
GB 3190-82中的旧牌号仍可 继续使用，表示方法为:
时效实质是沉淀强化相从过饱和固溶体中析出和长大。
自然时效：在室温下自发强化的过程。 人工时效：在某一人工加热温度下进行的时效过程。共
格或半共格亚稳过渡相（θ″或θ′）强化效果最佳，数
量越多，弥散度越大，强化效果越佳。
2020/6/30
以Al-Cu二元合金为例讨论铝合金的时效过程：
Al-Cu合金淬火+时效过程组织形成示意图