金属材料学 铝及铝合金

第八章 铝及铝合金
引言
概述 ❖ Al是地壳中储量最多的一种金属元素，居四大金属 元素之首（Al: 8.2wt%, Fe: 5.1wt%, Mg: 2.1wt%, Ti: 0.6wt%) ❖ 在航空航天领域占有不可替代的位置 ➢ 在民用飞机上，Al合金占飞机结构总重量的 70~80% ➢ 在军用飞机上，Al合金占飞机结构总重量的 40~60%
第八章 铝及铝合金
第一节 铝及铝合金的分类
二、变形铝合金体系
（二）中国牌号
2. 新牌号（1997年开始使用）
❖规则： ❖凡是已经在铝合金国际牌号注册协议组织注册命名的，
直接用国际四位数字体系牌号； ❖凡是未在铝合金国际牌号注册协议组织注册命名的，
引言
金属 黑色金属：铁、铬、锰 有色金属：铁、铬、锰以外的所有金属
有色金属 有色轻金属：密度小于3.5g/cm3。如铝、镁、铍、锂 以轻金属为基的合金称为轻合金。 有色重金属，密度大于3.5g/cm3（不包括钛）。如铜、镍、锌、铅等。 以有色重金属为基的合金称为重有色合金。
有色金属有许多优良的性能，如密度小、比强度大、比模量高、耐热、耐腐蚀 以及良好的导电性和导热性， 同时许多有色金属又是制造各种优质合金钢和耐热钢所必需的合金元素，因此 有色金属在金属材料中占有重要的地位，是现代航天、航空、原子能、计算机、 电子、汽车、船舶、石油化工等工业必不可少的材料。
第八章 铝及铝合金
引言
一、发展 ❖ 1825年发现Al元素 ❖ 1886年英国的Hall和法国的Heroult发明了电解法制备纯铝 ❖ 1888年形成工业规模生产，但应用很有限 ❖ 20世纪中叶，铝合金在飞机上的应用刺激了铝工业的飞速 发展 ❖ 20世纪80年代以后，Al-Li合金、Al-Sc合金等新型合金
四、用途 ❖ 电工材料、各种容器、航空航天领域
第八章 铝及铝合金
第一节 铝及铝合金的分类
一、分类
1. 纯铝：纯度在98%以上即可称为纯铝 2. 变形铝合金：在固溶度以上为单相，塑性好，可通过各
种加工形式加工成各种形状 ❖ 不能热处理强化铝合金 ❖ 可热处理强化铝合金
3. 铸造铝合金：组织中有共晶 成分，塑性差，但熔体的流 动性好，可直接浇铸成型
第八章 铝及铝合金
第一节 铝及铝合金的分类
1xxx 纯铝，如1050 (99.5Al)，1060 (99.60Al)，1199 (99.99Al) 2xxx Al-Cu系合金，如2024 (4.4Cu-1.5Mg-0.6Mn)，2048 (3.3Cu-
1.5Mg-0.4Mn), 2224 (4.1Cu-1.5Mg-0.6Mn) 3xxx Al-Mn系合金，如3003 (1.2Mn-0.12Cu)，3004 (1.2Mn-1.0Mg) 4xxx Al-Si 系合金，如4032 (12.2Si-1.0Mg-0.9Cu-0.9Ni)，
二、纯铝的制备 ❖ 原始矿石为A源自文库2O3•3H2O和Al2O3•H2O ❖ 矿石经高温熔炼得到纯的Al2O3 ❖ Al2O3用熔融的冰晶石溶解后通直流电电解得到纯铝
第八章 铝及铝合金
引言
三、特点 ❖ 工艺性能好 ➢ 可机加工，且抛光后光洁度高 ➢ 延展性好，可做成各种形状，可轧制成箔 ❖ 有优越的物理性能 ➢ 良好的导电率、导热率，可做电线、热交换器等 ➢ 非铁磁性，不易受电、磁干扰 ❖ 力学性能：塑性高、韧性好，但强度较低 ❖ 抗腐蚀性好：易形成Al2O3膜且具有自疗性
7475 (5.7Zn-2.3Mg-1.5Cu-0.22Cr) 8xxx Al-Li或Al-Sn系合金，如8090 (2.5Li-1.3Cu-1.0Mg-0.12Zr) 9xxx 备用
第八章 铝及铝合金
第一节 铝及铝合金的分类
二、变形铝合金体系 （二）中国牌号 1. 老牌号：根据主要合金元素来命名，用拼音+数字表示 （1）纯铝：LG+数字或L+数字
❖ Al-Mg-Si系：LD31 ❖ Al -Cu -Mg-Si系：LD2、 LD5、 LD10 ❖ Al-Cu-Mg-Fe-Ni系：LD7, LD8, LD9 （4）硬铝：LY+数字 ❖ Al-Cu-Mg系：LY2、LY12、LY16等 （5）超硬铝：LC+数字 ❖ Al-Zn- Mg -Cu系：LC4, ：LC6, LC7等
现代科学技术的飞速发展，对有色金属及其合金提出了更高的要求，迫切需要 提供满足各种使用条件（高温、高压、高速、低温、强烈腐蚀等）和综合性能 （机械性能、物理性能、耐蚀性能、工艺性能等）优异的材料，由此推动了有 色金属及其合金研究与开发工作的不断进步。
本章主要介绍目前工程上应用广泛的铝、镁、铜、钛及其合金和金属间化合物， 重点讨论这些材料的合金化和热处理原理，以及典型金属和合金的成分、组织、 性能及相互关系、工艺特性与实际应用，并简单介绍这些有色金属材料的新近发 展。
4043 (5.2Si) 5xxx Al-Mg系合金，如5052 (2.5Mg-0.25Cr)，5086 (4.0Mg-0.4Mn-0.15Cr) 6xxx Al-Mg-Si系合金，如6061 (1.0Mg-0.6Si-0.3Cu-0.20Cr)，
6063 (0.7Mg-0.4Si) 7xxx Al-Zn-Mg-Cu系合金，如7075 (5.6Zn-2.5Mg-1.6Cu-0.23Cr)，
❖ 工业高纯铝：LG5、LG4……LG1 ❖ 工业纯铝：L1、L2 ……L7 （2）防锈铝：LF+数字 ❖ Al-Mg系：LF2、LF5、LF6等 ❖ Al-Mn系：LF21
第八章 铝及铝合金
第一节 铝及铝合金的分类
二、变形铝合金体系 （二）中国牌号 1. 老牌号：根据主要合金元素来命名，用拼音+数字表示 （3）锻铝：LD+数字
铝合金分类示意图
1：变形铝合金；2：铸造铝合金；3：不能热处理强化的铝合金；4：能热处理强化的铝合金
第八章 铝及铝合金
第一节 铝及铝合金的分类
二、变形铝合金体系 （一）国际牌号
规则： ❖ 根据主要合金元素来命名，用四位数字标记； ❖ 第一位数字表示主要合金系； ❖ 第二位数字表示合金的改型； ❖ 第三位和第四位数字表示合金的编号