铝合金基础知识总结

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铝合金基础知识总结
(1)铝 Aluminum
属于周期系第Ⅲ族主族的一种金属元素。

化学符号Al,原子序数13,具有面心立方晶格。

是一种银白色的轻金属。

有延展性,密度2.6989t/m3,熔点661℃。

导电、导热性好,纯铝可用作超高压电缆。

化学性质活泼,溶于酸或碱而放出氢气。

在空气中表面形成致密的氧化膜,因而起了保护作用。

日用器皿多用铝制成。

铝合金质轻而坚韧,大量用作飞机、汽车、火箭的结构材料和建筑装璜材料。

铝在自然界以复杂的硅酸盐形态存在,在地壳中含量甚丰(8.8%) ,由铝的氧化物与冰晶石(Na3AlF6) 共熔电解制得。

(2)铝加工 Aluminum fabrication
用塑性加工方法将铝坯锭加工成各种铝材的生产过程。

主要方法有轧制、挤压、拉伸和锻造等。

产品广泛用于航空、建筑、运输、电气、包装和日用品等工业部门,产量仅次于钢铁。

我国生产的铝材有七个合金系列,有板、带、箔、管、棒、型、线材和锻件等八类产品。

铝加工应保证产品达到稳定一致的尺寸精度、力学性能和良好的表面质量以及内部组织,这些质量要求主要依靠生产工艺和设备保证。

(3)铝合金 Aluminum
以铝为基的合金的总称。

加入的主要合金元素为铜、硅、镁、锌、锰,其次为镍、铁、钛、铬、锂等。

品种很多,大都可以通过淬火、时效强化。

铝合金的密度低,单位重量铝合金的强度接近或超过优质钢,加之具有优良
的导电性、导热性和抗蚀性,在工业上用途很广。

一般分为两类:(1) 铸造铝合金。

在铸造状态使用,熔化温度低,铸造性能优良,常用来铸造形状较复杂的航空发动机零件等; (2) 变形(压延)铝合金。

能承受压力加工,力学性能高于铸造铝合金,广泛用作航空器材和日常生活器皿、建筑装璜材料等。

(4)铝矿石 Aluminum ore
铝在地壳中含量甚多,在自然界中以化合态存在。

含铝的矿物有250余种,其中具有经济意义的有铝土矿、霞石、明矾石和高岭土。

铝土矿是工业上利用最广的铝矿石,其基本成分是含水氧化铝。

铝土矿的化学成分变化很大,氧化铝含量越高,二氧化硅含量越低,其质量越高。

铝土矿按其中氧化铝水合物的矿物形态分为三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型以及混合型。

(5)固溶热处理 solid solution treatment
将合金加热到适当的温度并保持充分的时间,使合金中一种或几种相溶解到基体里去形成均匀的固溶体,然后将合金迅速冷却,使溶入的组成物留在基体内成为过饱和固溶体,这样可以改善合金的延展性和韧性,并为进一步进行沉淀硬化处理准备条件。

(6)铝合金热处理
铝合金分为铸造铝合金和变形铝合金,其中的一部分合金可以通过热处理强化,称为热处理可强化铝合金。

铝合金热处理的主要形式是退火(包括
扩散退火、再结晶退火、去应力退火等) 、固溶处理(亦称为淬火,把铝合金加热至高温,然后快速冷却,以得到过饱和固溶体) 和时效(在较低的温度下保温,使过饱和固溶体析出弥散的第二相,提高合金的强度和硬度) 。

与变形铝合金相比,铸造铝合金成分复杂,组织粗大,偏析严重,形状亦较复杂,故淬火加热温度较低,保温时间较长,采用温度较高的水作为淬火介质,一般采用人工时效。

(7)铝合金加工制品状态 temper of aluminiumalloy wrought product
铝合金加工制品通过某些生产工艺而获得的特有的物理、化学或(和)力学性能。

国际状态系统加工铝制品的国际状态代号有两种,第一种的基本状态有5个,第二种为美国铝业协会的状态代号,在国际上,第二种代号比第一种代号用得更加广泛。

第二种状态系统的基本状态也是5个。

由这5种基本状态派生出几十种状态。

中国的铝材状态有30多种,工业发达国家如美国有60余种。

铝材状态的多少,不但表明生产工艺及热处理工艺的先进性,同时也表明材料潜力发挥的程度。

国际上每一种状态都用一个大写的英文字母与数字组合表示。

这种表示标志称为状态代号,把它们置于合金牌号之后。

第一种状态代号系统有5种基本状态:M热变形状态,对材料的力学性能有一定要求;F——原加工状态,对材料力学性能不加控制的热变形状态;O——退火状态,即压力加工产品强度最低的那种状态;H——冷变形的硬化状态,表示退火的或热变形的材料再受到冷变形后所处的状态,以使材料
达到标定的力学性能,或是冷变形的材料经部分退火或稳定化退火后所处的状态;T——固溶处理与时效状态,用于通过热处理可使其强度增加的产品。

在H后还附加数字1、2、3及其后再加字母H、D、B、F、J以表示不同的冷变形程度。

在字母T之后要附加其他字母(A、B、C、D、E、F、H、L、M)以表示不同的热处理状态,例如:TB ——固溶处理与自然时效状态,TF——固溶处理与人工时效状态,TL——固溶处理、人工时效与冷加工的状态,TM——固溶处理与稳定化处理的状态,TE——从热塑性变形温度冷却到室温与人工时效后的状态。

第二种状态代号系统此种系统即美国铝业协会(AA)的状态代号系统,是目前国际上最完备的铝制品状态系统,已陆续为各国采用。

其基本状态为:F——热塑性加工状态;O——完全退火状态;H——冷加工硬化状态;W——固溶热处理状态;T——固溶处理与时效处理的稳定状态,T之后附有一位或几位数字。

在H之后还必须附加2位或3位数字,以表示不同的冷变形程度。

H后有两位数字的状态代号的内容有:H1n——单纯变形硬化状态,H2n——变形硬化与不完全退火状态,H3n— —变形硬化与稳定化处理的状态。

数字后的n代表2、4、6、8、9等数字,其意义为:
n=2 n=4 n=6
1/4硬状态1/2硬状态3/4硬状态
n=8 n=9
全硬状态超硬状态
数字8表示材料的抗拉强度与完全退火后受到75%冷变形量获得的强度
相当的状态,数字9表示材料的最低抗拉强度比状态8的强度还大10MPa 以上的状态。

抗拉强度约为0和8状态中间值的材料,以4表示;约为0与4状态的中间值的,以2表示;约为4和8状态的中间值的,以6表示。

H后有3位数字的状态代号的内容为:H111——变形硬化程度比H11稍小的状态;H112—— 一种对变形硬化程度或退火程度未加调整的加工状态,但对材料的力学性能有要求;H116——Al-Mg系合金材料的一种专门的变形硬化状态,此种状态材料抗应力腐蚀开裂的能力高;H191——变形硬化程度比H19的稍低而比H18又略高的状态。

下列4种状态适用于镁含量大于4%的Al-Mg合金:H311 ——变形硬化程度比H31稍小的状态;H321——热变形及冷变形的变形硬化程度都比H32稍小的状态;H323、H343——抗应力腐蚀开裂能力高的状态。

T之后须附加一位或几位数字,以说明材料所处的状态。

T1——高温热变形与自然时效状态;T2——热变形、冷变形后再进行自然时效的状态;T3——固溶处理、冷变形、自然时效状态;T4—— 固溶处理与自然时效状态;T5——热变形与人工时效状态;T6——固溶处理与人工时效状态;T7——固溶处理与过时效处理状态;T8——固溶处理、冷变形与人工时效状态;T9——固溶处理、人工时效与冷变形状态;T10——热变形、冷变形与人工时效的状态。

T31、T361、T37 ——T3材料分别受到1%、6%、7%冷变形量的状态;T41——在热水中淬火的状态;T42——由用户进行T处理的状态;Tx51——消除应力的加工铝材的状态(代表以上的1……10);T62——由O 或F状态固溶处理与人工时效的状态;T73——有良好抗应力腐蚀开裂能力的
过时效状态;T7352——材料在固溶处理后受1%~3%永久变形,以消除残余应力,再经过时效的一种状态;T74——过时效程度介于T73与T76之间的状态;T76——有良好抗剥落腐蚀能力的过时效状态;T81、T861、T87——分别为T31、T371、T37的人工时效状态。

中国的状态系统中国的铝材状态代号采用汉语拼音字母表示(见表)。

中国除有产品状态代号外,还有表示产品特性的代号:O——优质表面;Q——蒙皮板上涂有漆的;J——加厚包铝的;B——不包铝的。

中国及国际铝材状态代号。

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