铝及铝合金的焊接ppt课件
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铝及其合金的焊接课件
热导率
铝的热导率较高，约为 205W/(m·K)，有利于焊接过程中 的快速散热。
线膨胀系数
铝的线膨胀系数约为23.5×10^6/℃，在焊接过程中容易产生较大 的变形。
化学特性
01
02
03
活泼性
铝是一种活泼金属，容易 与氧、硫等元素发生反应 ，形成致密的氧化膜。
对气体的亲和力
铝对气体的亲和力较强， 容易在焊接过程中与空气 中的氧气、氮气发生反应 。
激光焊接技术
激光焊接具有能量密度高、焊接速度 快、热影响区小等优点，可以有效提 高铝及其合金的焊接效率和质量。
搅拌摩擦焊
搅拌摩擦焊是一种新型的固相焊接技 术，能够有效避免气孔、裂纹等缺陷 的产生，提高焊接接头的致密性和强 度。
焊接过程的智能化与自动化
焊接机器人
采用焊接机器人进行铝及其合金的焊 接，可以实现自动化、智能化生产， 提高生产效率和产品质量。
焊接方法
熔化焊接
通过熔化母材和填充材料 实现连接，包括气焊、电 弧焊等。
压力焊接
通过施加压力使母材和填 充材料结合，如电阻焊、 摩擦焊等。
钎焊
使用熔点低于母材的填充 材料，通过熔化填充材料 实现连接。
焊接材料
填充材料
选择与母材相容、熔点合适的填 充材料，如铝丝、铝条等。
保护气体
选用高纯度的氩气、氦气等作为 保护气体，防止氧化和污染。
铝及其合金的焊接课件
contents
目录
• 铝及其合金的基本特性 • 铝及其合金的焊接性 • 铝及其合金的焊接技术 • 铝及其合金焊接的质量控制 • 铝及其合金焊接的应用实例 • 铝及其合金焊接的发展趋势与展望
01
铝及其合金的基本特 性
特种焊接技术PPT课件2-13铝及铝合金的电子束焊
束流偏小
未焊透
束流偏大
下榻
焊缝正面凹陷
必须选择合适的焊接参数，控制焊缝成形。必要时， 采用在焊件表面下聚焦，并在接头一侧预留单边凸合， 以其作为填充金属，可获得良好的焊缝成形。
铝及铝合金的电子束焊
推荐使用的铝合金焊接条件
合金牌 号
5A07
7A04 2A08
厚度 /mm 0.6
5 100 300 10 18
3. 宜采用下聚焦和形成较窄的焊缝（抑制氢气泡的形成）
4. 焊接速度不宜过大
板厚 ≤40mm 焊速 60-120 cm/min
板厚 >40mm 焊速 60
cm/min以下
5. 电子束按照一定形状对熔池进行扫描（促进氢气泡逸出） 6. 在焊后再进行一次电子束重熔
铝及铝合金的电子束焊
厚度大于3mm的铝合金电子束焊时对束流十分敏感
电子束功 焊接速度/ 率/kW （cm/min）21
24
80
24
4.0
150
8.7
102
焊接位置
平焊，电子枪垂直 平焊，电子枪垂直 横焊，电子枪水平 横焊，电子枪水平 平焊，电子枪垂直 平焊，电子枪垂直
铝及铝合金的电子束焊
铝及铝合金的焊前呈变形强化或热处理强化状态
即使电子束焊热输入小，接头热影响区软化或有裂纹倾向
《特种焊接技术》系列微课之
铝及铝合金的电子束焊
铝及铝合金的电子束焊
1.铝及铝合金表面易氧化，生产难熔氧化膜，自然生长氧化膜不致密，易吸收水分
2.低沸点合金元素（Mg、Zn、Li等）的蒸发与烧损 3. 电子束焊时焊速大，凝固速度大
气孔
1. 高真空条件下施焊
2. 控制母材内氢含量(0.4mL/100g)，认真化学清理
铝及其合金的焊接PPT课件
22
第22页/共76页
2、控制焊接工艺
➢TIG焊接工艺参数 对气孔倾向的影 响
➢采用大的焊接电 流配合较高的焊 接速度比较有利。 焊接工艺参数对气孔倾向的影响（LF6，TIG）
23
第23页/共76页
2、控制焊接工艺
• MIG焊工艺参数对气 孔倾向的影响
• 低焊速配合高线能量 较好
MIG焊接时焊缝气孔倾向与焊接工艺参数的 关系（板Al-2.5%Mg,焊丝Al-3.5%Mg)
20
第20页/共76页
防止焊缝中气孔的途径
• 铲根
• 将坡口下端（根部） 刮去一个倒角（成为 倒V形小坡口）
铲根对焊缝气孔的影响 （Al-4Mg-1Mn,MIG) 1-未铲根 2-铲根
21
第21页/共76页
一、焊缝中的气孔
（二）防止焊缝中气孔的途径 1、减少氢的来源 2、控制焊接工艺 ➢ 限制溶氢量 ➢ 改善氢的逸出条件
41
第41页/共76页
热处理强化铝合金焊接接头组织示意图
• 焊缝 • 铸造组织 • 强韧性与焊材有关
• 熔合区 • 晶粒粗大 • 塑性下降
• 过时效软化区 • 加热温度超过时效强化温度
热处理强化铝合金焊接接头组织示意图
42
第42页/共76页
合金成分对过时效软化影响
• 图(a)Al-Cu-Mg合 金HAZ硬度变化 （手工TIG，焊后5 天自然时效）
26
第26页/共76页
二、焊接热裂纹
（一）铝合金焊接热裂纹的特点 • 铝合金属于共晶型合金 • 铝合金的线胀系数大（约为钢的2倍）
27
第27页/共76页
共晶型合金结晶温度区间与结晶裂纹倾向的关系
• 焊接条件下固相线一般 要向左下方移动。
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2、控制焊接工艺
➢TIG焊接工艺参数 对气孔倾向的影 响
➢采用大的焊接电 流配合较高的焊 接速度比较有利。 焊接工艺参数对气孔倾向的影响（LF6，TIG）
23
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2、控制焊接工艺
• MIG焊工艺参数对气 孔倾向的影响
• 低焊速配合高线能量 较好
MIG焊接时焊缝气孔倾向与焊接工艺参数的 关系（板Al-2.5%Mg,焊丝Al-3.5%Mg)
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防止焊缝中气孔的途径
• 铲根
• 将坡口下端（根部） 刮去一个倒角（成为 倒V形小坡口）
铲根对焊缝气孔的影响 （Al-4Mg-1Mn,MIG) 1-未铲根 2-铲根
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一、焊缝中的气孔
（二）防止焊缝中气孔的途径 1、减少氢的来源 2、控制焊接工艺 ➢ 限制溶氢量 ➢ 改善氢的逸出条件
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热处理强化铝合金焊接接头组织示意图
• 焊缝 • 铸造组织 • 强韧性与焊材有关
• 熔合区 • 晶粒粗大 • 塑性下降
• 过时效软化区 • 加热温度超过时效强化温度
热处理强化铝合金焊接接头组织示意图
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合金成分对过时效软化影响
• 图(a)Al-Cu-Mg合 金HAZ硬度变化 （手工TIG，焊后5 天自然时效）
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二、焊接热裂纹
（一）铝合金焊接热裂纹的特点 • 铝合金属于共晶型合金 • 铝合金的线胀系数大（约为钢的2倍）
27
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共晶型合金结晶温度区间与结晶裂纹倾向的关系
• 焊接条件下固相线一般 要向左下方移动。
金属材料焊接工艺课件3.1.1 铝及铝合金的焊接工艺编制及焊接(焊接工艺)
洗，用清水冲洗干净。
二、焊接工艺分析
5、焊后清理
(4)用10％的稀硫酸刷洗或浸洗，然后用清水冲洗干净。 焊后表面清洗结束时，应检查是否清洗干净。具体办法是 用5％的硝酸银溶液滴在检查面上，若出现白色沉淀(AgAl)， 说明尚未清洗干净，还应再次清洗，直到检查无沉淀生成 时方为合格。
三、编制焊接工艺卡
分析铝合金5052 的焊接性、选择合适的焊接 工艺，编制熔化极气体保护焊焊接工艺卡； 编制钨极氩弧焊焊接工艺卡。
5、5052的焊接性 （1）强氧化性：铝在空气中极易与氧结合生成致密的氧化膜
AI2O3薄膜，厚度约为0.1um。 AI2O3的熔点高达2050℃， 远超过铝及铝合金的熔点660℃，且体积质量大，约为铝的 1.4倍；
（2）铝的热导率和比热容大，导热快 焊接过程中大量的热量被 迅速传导到基体金属内部。为了得到高质量的焊接接头，必 须采用能量集中，功率大的焊接热源；
（6）合金元素烧损蒸发，铝合金中有低沸点的合金元素，这些 元素在高温下容易烧损蒸发从而降低焊缝金属的化学成分，降 低焊接接头的力学性能。通常采用含有低沸点元素含量比母材 高的焊丝或其他焊接材料。
（7）焊接接头的耐腐蚀性能低于母材，热处理强化的铝合金接 头的耐腐蚀性降低很明显，接头组织不均匀，耐腐蚀性越易降 低。焊缝金属的纯度和致密性也影响接头的耐腐蚀性，杂质较 多，晶粒粗大以及脆性相析出，不仅产生局部表面腐蚀而且经 常出现晶间腐蚀。
二、焊接工艺分析
1、焊接方法：
1）钨极氩弧焊 钨极氩弧焊方法电弧稳定，所得焊缝致密，焊接接头的
强度、塑性、韧性较好，在焊后残留熔剂腐蚀问题，适用于 0.5～20mm厚的板，管焊接及铸件焊补。
二、焊接工艺分析
铝及铝合金焊接一般采用交流电源，以利用“阴极清理” 作用来减小氧化膜的危害。当焊件厚度大于5mm、体积较大 的铸件焊补，或者焊接工作环境温度低于－10℃时，焊前应 整体或局部(用氧乙快焰或电弧)预热，预热温度一般为150～ 250℃。
二、焊接工艺分析
5、焊后清理
(4)用10％的稀硫酸刷洗或浸洗，然后用清水冲洗干净。 焊后表面清洗结束时，应检查是否清洗干净。具体办法是 用5％的硝酸银溶液滴在检查面上，若出现白色沉淀(AgAl)， 说明尚未清洗干净，还应再次清洗，直到检查无沉淀生成 时方为合格。
三、编制焊接工艺卡
分析铝合金5052 的焊接性、选择合适的焊接 工艺，编制熔化极气体保护焊焊接工艺卡； 编制钨极氩弧焊焊接工艺卡。
5、5052的焊接性 （1）强氧化性：铝在空气中极易与氧结合生成致密的氧化膜
AI2O3薄膜，厚度约为0.1um。 AI2O3的熔点高达2050℃， 远超过铝及铝合金的熔点660℃，且体积质量大，约为铝的 1.4倍；
（2）铝的热导率和比热容大，导热快 焊接过程中大量的热量被 迅速传导到基体金属内部。为了得到高质量的焊接接头，必 须采用能量集中，功率大的焊接热源；
（6）合金元素烧损蒸发，铝合金中有低沸点的合金元素，这些 元素在高温下容易烧损蒸发从而降低焊缝金属的化学成分，降 低焊接接头的力学性能。通常采用含有低沸点元素含量比母材 高的焊丝或其他焊接材料。
（7）焊接接头的耐腐蚀性能低于母材，热处理强化的铝合金接 头的耐腐蚀性降低很明显，接头组织不均匀，耐腐蚀性越易降 低。焊缝金属的纯度和致密性也影响接头的耐腐蚀性，杂质较 多，晶粒粗大以及脆性相析出，不仅产生局部表面腐蚀而且经 常出现晶间腐蚀。
二、焊接工艺分析
1、焊接方法：
1）钨极氩弧焊 钨极氩弧焊方法电弧稳定，所得焊缝致密，焊接接头的
强度、塑性、韧性较好，在焊后残留熔剂腐蚀问题，适用于 0.5～20mm厚的板，管焊接及铸件焊补。
二、焊接工艺分析
铝及铝合金焊接一般采用交流电源，以利用“阴极清理” 作用来减小氧化膜的危害。当焊件厚度大于5mm、体积较大 的铸件焊补，或者焊接工作环境温度低于－10℃时，焊前应 整体或局部(用氧乙快焰或电弧)预热，预热温度一般为150～ 250℃。
铝及铝合金的焊接ppt课件
铝合金接头中的结晶裂纹
铝合金的25焊接
铝合金接头热影响区中的液化裂纹
铝合金的26焊接
在母材的热影响区中，成
分为XC的铝合金在平衡状态下， t1温度下组织为+，t2时中 的组元开始向固溶体溶解，t3 时全部转化为固溶体。
液化裂纹的说明
铝合金的27焊接
在焊接快速加热条件下， 在t2 来不及溶解，达不到平衡， 到t3时仍可能为+两相状态， t4时已超过共晶温度，中的组 元还未完全溶入固溶体，则在 和两相界面出现共晶液相， 这种局部液化在焊接应力下沿 晶界液膜形成“液化裂纹”。
“过时效” ： 一般在GP区合金发生强化， 微细共格相，开始出现 时强度进一步提高，一旦发生，向转化，强化作用 降低，转变结束时强化作用消失，成为“过时效”。
铝合金的41焊接
焊接过程中，焊接温度超过过时效温度，产生过时效和 脱溶，所以导致强度损失。
无论退火态还是时效态下焊接，焊后不经热处理，接头 强度均低于母材，特别是在时效态下焊接超硬铝，焊后即使 进行人工时效，接头强度系数（接头 / 母材）也没有超过 60%。
铝合金的2焊接
1. 铝合金的分类
铝合金的3焊接
可热处理合金
该类合金是通过加工强化和固溶强化来获得所需要的强度， 通常的固溶强化元素有Mg和Mn，主要在1xxx、3xxx、5xxx系 列的合金中。
不可热处理合金
材料的强度和硬度依靠合金成分和热处理（固溶处理和淬火 +自然或人工时效处理生成的细小弥散相强化）获得。主要的 合金元素主要存在于2xxx、6xxx、7xxx和8xxx系列合金中。
铝合金的34焊接
5. 铝合金焊接中接头的等强性问题
（1）不可热处理合金（LF Al-Mg） 不可热处理铝合金的主要问题是晶粒粗化
铝合金焊接培训课件
三、铝及铝合金的钨 极氩弧焊
目录
1.1铝及铝合金的钨极氩弧焊 1.2 焊接过程原理 1.3 焊接工艺
摘要
铝及铝合金具有良好的耐蚀性，较高的比强度和导热 性以及在低温下能保持良好的力学性能等特点，在航 空航天，汽车，电工，化工，交通运输，国防等工业 部门被广泛的应用。掌握铝及铝合金的焊接性特点， 焊接操作技术，接头质量和性能，缺陷的形成及防止 措施等，对正确确定铝及铝合金的焊接工艺，获得良 好的接头性能和扩大铝合金的应用范围具有十分重要 的意义。
铸造铝合金
铸 造 铝合金 铝硅系 合 金 铝铜系 合 金 铝镁系 合 金 铝锌系 合 金
纯铝中加入适量其它元素如Si、Cu、Mg、Zn等即为铝合 金
铸造、机械 性能良好
强度、塑性高 ，耐腐蚀，铸 造时易氧化 高温强度高（耐 热），易腐蚀 强度高，易 腐蚀，价格 低
铝及铝合金的牌号及状态
我国铝及铝合金牌号表示方法
纯铝的 分类及 其编号
工业高纯铝（ 99.85℅～99.9℅ ）
牌号有L0，L00，加工塑性好，主要用于铝箔 及冶炼铝合金原料
工业纯铝（ 99. 0℅～99.7℅ ）
牌号有L1，L2，L3，L4，编号越大，纯度越低
塑性好，广泛用于制作电线、电缆、器皿等
纯铝能满足需求吗？
显然不能
怎么办？
铝的合金化
纯铝中加入适量其它元素如Si、Cu、Mg、Zn等即 为铝合金
2变形铝及铝合金状态代号 铝及铝合金的分类、表示方法及其后处理状态代
号
3典型铝及铝合金的主要成分性能及用途
表中1000、3000和5000系列为非热处理强化铝 合金，可冷加工强化；6000、2000及7000系列 为热处理强化铝合金，可采用不同热处理改变其 性能。热处理强化铝合金屈服极限达到低碳钢水 平，有的甚至可达到低合金钢水平，而弹性模量 只有钢的1/3，如按强度设计，重量将减少2/3， 但刚度也要减少2/3，因此必需从结构型式提高惯 性矩来弥补，因此铝加工厂会按不同需要制造成 各种空心型材和有各种加筋的挤压型材，因此， 作为焊接结构的挤压型材还要求有好的挤压成型 性能，最后以热处理强化或冷加工强化状态供货， 供用户选用。 由表看出，各成分系列铝及铝合金的性能及用途 有较大差异，同系列但成分不同，其性能及用途 有差异，同系列同成分的铝及铝合金由于加工和 热处理不同，性能也有较大差异。
《铝合金焊接》课件
焊接参数设定
根据铝合金的种类和厚度 ，设定合适的焊接电流、 电压、焊接速度等参数。
焊接操作步骤
定位
焊后检查
将铝合金材料固定在合适的位置，确 保焊接过程中材料不移动。
焊接完成后，检查焊缝的质量，如发 现缺陷应及时处理。
焊接
按照设定的焊接参数进行焊接，注意 控制焊缝的成形和质量。
焊接后的处理
清理
清除焊缝周围残留的焊渣、氧化 物等杂质，确保焊缝外观整洁。
《铝合金焊接》ppt课件
目录
• 铝合金焊接概述 • 铝合金焊接的工艺流程 • 铝合金焊接的设备与工具 • 铝合金焊接的质量控制 • 铝合金焊接的安全与环保 • 铝合金焊接的未来发展
01
铝合金焊接概述
铝合金焊接的Байду номын сангаас义
01
02
03
铝合金焊接定义
铝合金焊接是指通过加热 或加压的方式，使铝合金 材料连接在一起的过程。
夹渣
在焊接过程中，熔池中的杂质未能完全排除，形成夹渣。 应保持焊接材料清洁并选择合适的焊接参数以减少夹渣的 产生。
焊接质量的提高措施
培训操作人员
选用优质材料
对操作人员进行定期培训，提高其技能水 平和安全意识，确保焊接操作的准确性和 稳定性。
选择质量稳定、符合标准的焊接材料，确 保焊接接头的质量。
控制焊接参数
焊接缺陷的识别与防止
裂纹
焊接过程中，由于热应力、材料缺陷等原因，可能导致焊 接接头出现裂纹。应采取措施控制焊接参数、预热和后热 处理等以防止裂纹的产生。
未熔合
由于焊接参数不当或操作失误，可能导致焊缝未完全熔合 。应确保焊接参数合适、焊缝清洁并正确操作焊接设备以 防止未熔合。
《铝和铝合金的焊接》课件
。
熔化极氩弧焊
适用于厚板、大结构的焊接， 具有焊接效率高、成本低等优
点。
激光焊接
适用于小批量、高精度要求的 焊接，具有焊接速度快、热影
响区小等优点。
超声波焊接
适用于塑料、金属薄片等材料 的焊接，具有焊接强度高、密
封性好等优点。
焊接前的准备
01
02
03
清理
去除铝和铝合金表面的油 污、氧化膜等杂质，保证 焊接质量。
铝和铝合金焊接的质量检 测与评估
焊接接头的无损检测
无损检测技术
01
射线检测、超声检测、磁粉检测、涡流检测等。
无损检测的目的
02
在不影响焊接接头性能的前提下，检测焊接缺陷，如气孔、夹
渣、未熔合等。
无损检测的方法选择
03
根据焊接接头的形状、尺寸、材料特性等因素选择合适的检测
方法。
焊接接头的力学性能测试
从早期的气焊、电弧焊到现在 的激光焊接、搅拌摩擦焊等先 进技术，焊接铝和铝合金的工 艺不断改进。
随着新材料的出现和应用，铝 和铝合金的焊接技术将继续发 展，以满足更高的性能要求。
02
铝和铝合金焊接的工艺特 点
焊接方法的选择
01
02
03
04
钨极氩弧焊
适用于薄板、管材的焊接，具 有焊接质量高、变形小等优点
拉伸试验
测试焊接接头的抗拉强度、屈服强度和延伸 率等指标。
冲击试验
测试焊接接头在不同温度下的冲击韧性。
弯曲试验
测试焊接接头在不同弯曲角度下的塑性变形 能力。
硬度试验
测试焊接接头的硬度分布和硬度值。
焊接接头的耐腐蚀性能测试
盐雾试验
模拟海洋环境，测试焊接 接头在不同浓度的盐雾中 的耐腐蚀性能。
熔化极氩弧焊
适用于厚板、大结构的焊接， 具有焊接效率高、成本低等优
点。
激光焊接
适用于小批量、高精度要求的 焊接，具有焊接速度快、热影
响区小等优点。
超声波焊接
适用于塑料、金属薄片等材料 的焊接，具有焊接强度高、密
封性好等优点。
焊接前的准备
01
02
03
清理
去除铝和铝合金表面的油 污、氧化膜等杂质，保证 焊接质量。
铝和铝合金焊接的质量检 测与评估
焊接接头的无损检测
无损检测技术
01
射线检测、超声检测、磁粉检测、涡流检测等。
无损检测的目的
02
在不影响焊接接头性能的前提下，检测焊接缺陷，如气孔、夹
渣、未熔合等。
无损检测的方法选择
03
根据焊接接头的形状、尺寸、材料特性等因素选择合适的检测
方法。
焊接接头的力学性能测试
从早期的气焊、电弧焊到现在 的激光焊接、搅拌摩擦焊等先 进技术，焊接铝和铝合金的工 艺不断改进。
随着新材料的出现和应用，铝 和铝合金的焊接技术将继续发 展，以满足更高的性能要求。
02
铝和铝合金焊接的工艺特 点
焊接方法的选择
01
02
03
04
钨极氩弧焊
适用于薄板、管材的焊接，具 有焊接质量高、变形小等优点
拉伸试验
测试焊接接头的抗拉强度、屈服强度和延伸 率等指标。
冲击试验
测试焊接接头在不同温度下的冲击韧性。
弯曲试验
测试焊接接头在不同弯曲角度下的塑性变形 能力。
硬度试验
测试焊接接头的硬度分布和硬度值。
焊接接头的耐腐蚀性能测试
盐雾试验
模拟海洋环境，测试焊接 接头在不同浓度的盐雾中 的耐腐蚀性能。
化学课件《铝和铝合金》优秀ppt 人教版
①铜 ②铁 ③镁 ④铝 ⑤NaCl ⑥干冰 ⑦NaHCO3 ⑧Na2CO3 ⑨Na2SO4
2．天平两边各放一个烧杯，烧杯内分别盛放同体积同 浓度的盐酸（过量），调节天平，使达到平衡。将10克 镁和10克铝分别注入两烧杯中，反应完毕后，哪一端还 要放入多少克同种金属，天平才能保持平衡？
作业： 1、现有盐酸、氢氧化钠、铝粉、氧化铁四种物质，写出 两两混合后能起反应的化学方程式，是离子反应的还要写 出离子方程式。 2、在托盘天平两侧各放质量相等的烧杯，天平平衡，分 别放入等质量的稀硫酸的氢氧化钠溶液（均足量），向稀 硫酸中加入镁粉，向氢氧化钠溶液中加入铝粉，若要使天 平平衡，求加入镁粉和铝粉的质量比。
91.要及时把握梦想，因为梦想一死，生命就如一只羽翼受创的小鸟，无法飞翔。――[兰斯顿·休斯] 92.生活的艺术较像角力的艺术，而较不像跳舞的艺术；最重要的是：站稳脚步，为无法预见的攻击做准备。――[玛科斯·奥雷利阿斯] 93.在安详静谧的大自然里，确实还有些使人烦恼.怀疑.感到压迫的事。请你看看蔚蓝的天空和闪烁的星星吧!你的心将会平静下来。[约翰·纳森·爱德瓦兹]
铝的用途 ——焊接铁轨（铝热剂）
京广铁路的焊接现场
2．铝的化学性质
铝的原子结构 +13 2 8 3
铝容易失去最外层3个电子，成为带3个单位正电荷跟非金属反应
跟 氧
在空气中,生成致密而坚固的氧化铝薄膜
气 在纯氧中加热或在空气里高温下能与 反
应 氧气激烈反应,发生燃烧
注 与NaOH反应过程中，Al体现出非金属性； 意 Al不能与弱碱反应，表面的氧化膜只溶于强碱。
（5）跟某些金属氧化物反应
此反应叫铝热反应，可产 生2000℃以上的高温。工业 上应用这个反应焊接钢轨。
2．天平两边各放一个烧杯，烧杯内分别盛放同体积同 浓度的盐酸（过量），调节天平，使达到平衡。将10克 镁和10克铝分别注入两烧杯中，反应完毕后，哪一端还 要放入多少克同种金属，天平才能保持平衡？
作业： 1、现有盐酸、氢氧化钠、铝粉、氧化铁四种物质，写出 两两混合后能起反应的化学方程式，是离子反应的还要写 出离子方程式。 2、在托盘天平两侧各放质量相等的烧杯，天平平衡，分 别放入等质量的稀硫酸的氢氧化钠溶液（均足量），向稀 硫酸中加入镁粉，向氢氧化钠溶液中加入铝粉，若要使天 平平衡，求加入镁粉和铝粉的质量比。
91.要及时把握梦想，因为梦想一死，生命就如一只羽翼受创的小鸟，无法飞翔。――[兰斯顿·休斯] 92.生活的艺术较像角力的艺术，而较不像跳舞的艺术；最重要的是：站稳脚步，为无法预见的攻击做准备。――[玛科斯·奥雷利阿斯] 93.在安详静谧的大自然里，确实还有些使人烦恼.怀疑.感到压迫的事。请你看看蔚蓝的天空和闪烁的星星吧!你的心将会平静下来。[约翰·纳森·爱德瓦兹]
铝的用途 ——焊接铁轨（铝热剂）
京广铁路的焊接现场
2．铝的化学性质
铝的原子结构 +13 2 8 3
铝容易失去最外层3个电子，成为带3个单位正电荷跟非金属反应
跟 氧
在空气中,生成致密而坚固的氧化铝薄膜
气 在纯氧中加热或在空气里高温下能与 反
应 氧气激烈反应,发生燃烧
注 与NaOH反应过程中，Al体现出非金属性； 意 Al不能与弱碱反应，表面的氧化膜只溶于强碱。
（5）跟某些金属氧化物反应
此反应叫铝热反应，可产 生2000℃以上的高温。工业 上应用这个反应焊接钢轨。
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液化裂纹的说明
铝合金的28焊接
（2）热裂纹的形成原因
1）拘束度的影响； 2）液固相距离宽，生成柱状晶，柱状 晶之间产生成分偏析，导致容易产生裂纹； 3）材料因素的影响：
a）铝合金为共晶合金，裂纹倾向与 合金结晶温度区间大小有关系；
铝合金的29焊接
几种铝合金热裂倾向最大时的合金组元浓度(x m)：
1）保护气体中的水分； 2）焊材和母材表面吸附的水分； 3）工件坡口处的氧化膜、油污等。
铝合金的10焊接
（2）产生气孔的原因 主要是由铝本身的物理性能造成的。 1）产生气孔的临界氢分压最低 氢在铝中的固溶度（S）与氢分压PH2有关：
S = K PH2 ½
产生气孔时几种金属临界氢分压的比较：
Al < Cu < Ni < Fe
3）焊接工艺参数 焊接规范主要影响熔池在高温的停留时间，从而对氢的溶入 时间和析出时间产生影响。
TIG焊时，采用小线能量，采用较大的规范，高的焊速，减 少熔池存在时间，减小氢的溶入；
MIG焊时，焊丝氧化膜的影响更为显著，不能通过减少熔池 时间来防止氢向熔池的溶入，所以通过降低焊速和提高焊接线能 量来增大溶池存在时间，有利于减少焊缝中的气孔。
铝合金焊缝中均布形式的“结晶层气孔”（Al-Zn-Mg,TIG）
铝合金的16焊接
（3）焊缝气孔的影响因素 1）焊接方法的影响
MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式向熔池过渡， 弧柱 温度高，熔滴比表面积大，熔滴易于吸氢；
TIG焊时，主要是熔池金属表面与氢反应，比表面积 小，熔池温度小于弧柱，吸氢条件不如MIG有利；
线膨胀系数大，是钢的1倍； 比热大，是钢的2倍； 密度小； 晶型是面心立方，没有同素异构转变，塑性好， 无低温脆性转变，但强度比较低。
铝合金的8焊接
3. 铝合金焊接过程中形成的气孔
铝是活性元素，本身能脱氧，不象钢焊接过 程中会形成CO或CO2气孔，所以主要是氢气孔。
铝合金的9焊接
（1）氢的主要来源
铝合金接头中的结晶裂纹
铝合金的25焊接
铝合金接头热影响区中的液化裂纹
铝合金的26焊接
在母材的热影响区中，成
分为XC的铝合金在平衡状态下， t1温度下组织为+，t2时中 的组元开始向固溶体溶解，t3 时全部转化为固溶体。
液化裂纹的说明
铝合金的27焊接
在焊接快速加热条件下， 在t2 来不及溶解，达不到平衡， 到t3时仍可能为+两相状态， t4时已超过共晶温度，中的组 元还未完全溶入固溶体，则在 和两相界面出现共晶液相， 这种局部液化在焊接应力下沿 晶界液膜形成“液化裂纹”。
铝合金的5焊接
常用的铝合金焊丝
4043（Al-Si）：用于Al-Si 和Al-Mg-Si系（6061、6082 等）以及铸铝和锻铝合金之间的MIG和TIG焊。
5356（ Al-Mg-Si ）：用于Al-Mg系（Mg<5%）合金的 MIG和TIG焊。
铝合金的6焊接
2. Al合金的物理化学性能
铝合金的7焊接
铝合金的23焊接
3. 铝合金焊接过程中形成的裂纹
铝合金是典型的二元或多元共晶合金，在焊接加热和冷 却过程很迅速，合金来不及建立平衡状态，固相和液相之间 的扩散来不及进行，先结晶的为高熔点组元，后结晶的为低 熔点组元被排挤到焊缝中心，在焊接应力作用下发生开裂， 形成焊缝中心结晶裂纹。
铝合金的24焊接
铝合金的13焊接
3）铝的导热系数很大，在相同的工 艺条件下，铝熔合区的冷却速度是高强 钢的4~7倍，不利于气泡的逸出。
铝合金的14焊接
冷却速度很大时，在凝固点以上溶解度差形成的气孔虽 然不多，但来不及逸出，形成粗大孤立的皮下气孔。
铝合金焊接中的“皮下 气孔”（LF6，TIG）
铝合金的15焊接
冷却速度较小，在凝固点溶解度发生突变，沿结晶的层状 线形成均布形式的“结晶层气孔”。
不可热处理合金
材料的强度和硬度依靠合金成分和热处理（固溶处理和淬火 +自然或人工时效处理生成的细小弥散相强化）获得。主要的 合金元素主要存在于2xxx、6xxx、7xxx和8xxx系列合金中。
铝合金的4焊接
铸铝和锻铝
铸铝合金中的合金元素含量高于锻铝，这样改善了铸铝 件的质量，但是对其加工性能则不利。
铝合金的11焊接
即在焊接铝、铜、镍和铁时，铝产生 气孔时所需的临界氢分压最低，所以容 易产生气孔，纯铝的最低，所以纯铝对 气氛中的水分最为敏感。
铝合金的12焊接
2）与氢在铝中的溶解度变化有关
氢在铝合金的凝固点时 从0.69突降到 0.036ml/100g，相差约20 倍，这是产生气孔的重 要原因。 氢在铝中的溶解度
另外，MIG焊熔池深度大于TIG焊，不利于氢气泡的 逸出。
铝合金的17焊接
2）极性的影响
TIG焊时，直流反接，具有阴极雾化作用，可以避免氢 的产生，但钨极易烧损，形成缺陷；正接时无阴极雾化作用， 熔深大，对气泡逸出不利，所以采用交流。
MIG焊时，采用直流反接，无阴极雾化作用，也没有钨 极烧损。
铝合金的18焊接
不同的焊材、母材，其氧化膜性质不同，对气 孔的影响有差别。
MgO疏松，易吸水，产生气孔倾向大； MnO致密，不易吸水，气孔倾向小。
铝合金的21焊接
母材氧化膜引起的气孔（LF6，TIG)
铝合金的22焊接
6）环境因素的影响 环境因素主要是指温度和湿度。
0C以下，湿度不影响气孔的产生； 0C以上，温度越高，湿度越大，越易对气孔敏感。 另外，表面油污也可以导致气孔。
铝及其合金的焊接
铝合金的1焊接
1. 铝合金的分类 2. 铝合金的物理、化学性能 3. 铝合金焊接时的气孔 4. 铝合金焊接时的裂纹 5. 铝合金焊接时的等强性
铝合金
该类合金是通过加工强化和固溶强化来获得所需要的强度， 通常的固溶强化元素有Mg和Mn，主要在1xxx、3xxx、5xxx系 列的合金中。
铝合金的19焊接
4）保护气体中的水分和氧化性影响 采用高纯Ar或采用Ar+He改变（即提高）热容量，改 变溶池形状，使尖“V”型变为圆底型，延长溶池停留时间， 有利于气孔逸出； 或者采用Ar+0.5~1%O2，Ar+2~5%CO2，增强保护气氛 的氧化性，减少氢。
铝合金的20焊接
5）表面状态的影响
铝合金的28焊接
（2）热裂纹的形成原因
1）拘束度的影响； 2）液固相距离宽，生成柱状晶，柱状 晶之间产生成分偏析，导致容易产生裂纹； 3）材料因素的影响：
a）铝合金为共晶合金，裂纹倾向与 合金结晶温度区间大小有关系；
铝合金的29焊接
几种铝合金热裂倾向最大时的合金组元浓度(x m)：
1）保护气体中的水分； 2）焊材和母材表面吸附的水分； 3）工件坡口处的氧化膜、油污等。
铝合金的10焊接
（2）产生气孔的原因 主要是由铝本身的物理性能造成的。 1）产生气孔的临界氢分压最低 氢在铝中的固溶度（S）与氢分压PH2有关：
S = K PH2 ½
产生气孔时几种金属临界氢分压的比较：
Al < Cu < Ni < Fe
3）焊接工艺参数 焊接规范主要影响熔池在高温的停留时间，从而对氢的溶入 时间和析出时间产生影响。
TIG焊时，采用小线能量，采用较大的规范，高的焊速，减 少熔池存在时间，减小氢的溶入；
MIG焊时，焊丝氧化膜的影响更为显著，不能通过减少熔池 时间来防止氢向熔池的溶入，所以通过降低焊速和提高焊接线能 量来增大溶池存在时间，有利于减少焊缝中的气孔。
铝合金焊缝中均布形式的“结晶层气孔”（Al-Zn-Mg,TIG）
铝合金的16焊接
（3）焊缝气孔的影响因素 1）焊接方法的影响
MIG焊时，焊丝以细小熔滴形式向熔池过渡， 弧柱 温度高，熔滴比表面积大，熔滴易于吸氢；
TIG焊时，主要是熔池金属表面与氢反应，比表面积 小，熔池温度小于弧柱，吸氢条件不如MIG有利；
线膨胀系数大，是钢的1倍； 比热大，是钢的2倍； 密度小； 晶型是面心立方，没有同素异构转变，塑性好， 无低温脆性转变，但强度比较低。
铝合金的8焊接
3. 铝合金焊接过程中形成的气孔
铝是活性元素，本身能脱氧，不象钢焊接过 程中会形成CO或CO2气孔，所以主要是氢气孔。
铝合金的9焊接
（1）氢的主要来源
铝合金接头中的结晶裂纹
铝合金的25焊接
铝合金接头热影响区中的液化裂纹
铝合金的26焊接
在母材的热影响区中，成
分为XC的铝合金在平衡状态下， t1温度下组织为+，t2时中 的组元开始向固溶体溶解，t3 时全部转化为固溶体。
液化裂纹的说明
铝合金的27焊接
在焊接快速加热条件下， 在t2 来不及溶解，达不到平衡， 到t3时仍可能为+两相状态， t4时已超过共晶温度，中的组 元还未完全溶入固溶体，则在 和两相界面出现共晶液相， 这种局部液化在焊接应力下沿 晶界液膜形成“液化裂纹”。
铝合金的5焊接
常用的铝合金焊丝
4043（Al-Si）：用于Al-Si 和Al-Mg-Si系（6061、6082 等）以及铸铝和锻铝合金之间的MIG和TIG焊。
5356（ Al-Mg-Si ）：用于Al-Mg系（Mg<5%）合金的 MIG和TIG焊。
铝合金的6焊接
2. Al合金的物理化学性能
铝合金的7焊接
铝合金的23焊接
3. 铝合金焊接过程中形成的裂纹
铝合金是典型的二元或多元共晶合金，在焊接加热和冷 却过程很迅速，合金来不及建立平衡状态，固相和液相之间 的扩散来不及进行，先结晶的为高熔点组元，后结晶的为低 熔点组元被排挤到焊缝中心，在焊接应力作用下发生开裂， 形成焊缝中心结晶裂纹。
铝合金的24焊接
铝合金的13焊接
3）铝的导热系数很大，在相同的工 艺条件下，铝熔合区的冷却速度是高强 钢的4~7倍，不利于气泡的逸出。
铝合金的14焊接
冷却速度很大时，在凝固点以上溶解度差形成的气孔虽 然不多，但来不及逸出，形成粗大孤立的皮下气孔。
铝合金焊接中的“皮下 气孔”（LF6，TIG）
铝合金的15焊接
冷却速度较小，在凝固点溶解度发生突变，沿结晶的层状 线形成均布形式的“结晶层气孔”。
不可热处理合金
材料的强度和硬度依靠合金成分和热处理（固溶处理和淬火 +自然或人工时效处理生成的细小弥散相强化）获得。主要的 合金元素主要存在于2xxx、6xxx、7xxx和8xxx系列合金中。
铝合金的4焊接
铸铝和锻铝
铸铝合金中的合金元素含量高于锻铝，这样改善了铸铝 件的质量，但是对其加工性能则不利。
铝合金的11焊接
即在焊接铝、铜、镍和铁时，铝产生 气孔时所需的临界氢分压最低，所以容 易产生气孔，纯铝的最低，所以纯铝对 气氛中的水分最为敏感。
铝合金的12焊接
2）与氢在铝中的溶解度变化有关
氢在铝合金的凝固点时 从0.69突降到 0.036ml/100g，相差约20 倍，这是产生气孔的重 要原因。 氢在铝中的溶解度
另外，MIG焊熔池深度大于TIG焊，不利于氢气泡的 逸出。
铝合金的17焊接
2）极性的影响
TIG焊时，直流反接，具有阴极雾化作用，可以避免氢 的产生，但钨极易烧损，形成缺陷；正接时无阴极雾化作用， 熔深大，对气泡逸出不利，所以采用交流。
MIG焊时，采用直流反接，无阴极雾化作用，也没有钨 极烧损。
铝合金的18焊接
不同的焊材、母材，其氧化膜性质不同，对气 孔的影响有差别。
MgO疏松，易吸水，产生气孔倾向大； MnO致密，不易吸水，气孔倾向小。
铝合金的21焊接
母材氧化膜引起的气孔（LF6，TIG)
铝合金的22焊接
6）环境因素的影响 环境因素主要是指温度和湿度。
0C以下，湿度不影响气孔的产生； 0C以上，温度越高，湿度越大，越易对气孔敏感。 另外，表面油污也可以导致气孔。
铝及其合金的焊接
铝合金的1焊接
1. 铝合金的分类 2. 铝合金的物理、化学性能 3. 铝合金焊接时的气孔 4. 铝合金焊接时的裂纹 5. 铝合金焊接时的等强性
铝合金
该类合金是通过加工强化和固溶强化来获得所需要的强度， 通常的固溶强化元素有Mg和Mn，主要在1xxx、3xxx、5xxx系 列的合金中。
铝合金的19焊接
4）保护气体中的水分和氧化性影响 采用高纯Ar或采用Ar+He改变（即提高）热容量，改 变溶池形状，使尖“V”型变为圆底型，延长溶池停留时间， 有利于气孔逸出； 或者采用Ar+0.5~1%O2，Ar+2~5%CO2，增强保护气氛 的氧化性，减少氢。
铝合金的20焊接
5）表面状态的影响