变形铝合金基础理论——铝的基本属性

电阻率 (20℃) 为 26.7nΩ•m，电阻温度系数为 0.1(nΩ•m)•K-1。
37
一、铝的基本属性
⑹ 导热、导电性好 主要应用领域举例：
电线、母线接头、炊具、热交换器、汽车散
热器、电子原件等。
38
一、铝的基本属性
⑺ 无低温脆性 主要特点： 铝在摄氏零度以下，随着温度的降低，强度 和塑性不仅不会降低，反而提高。
一般用品及各种容器、光学仪器及其他形状复杂
的精密零件。
32
一、铝的基本属性
⑸ 抗腐蚀、耐气候性好 主要特点：
铝表面上极易生成致密而牢固的氧化铝(Al203)
薄膜，而且一被破坏后会立即生成，保护铝不被
腐蚀。这层保护膜只有在卤素离子或碱离子的激
烈作用下才会遭到破坏。
33
一、铝的基本属性
⑸ 抗腐蚀、耐气候性好 主要特点：
⑻ 反射性强 主要特点： 同时，铝对红外线、紫外线、电磁波、热辐 射等都有良好的反射性能。
42
一、铝的基本属性
⑻ 反射性强 主要应用领域举例：
用于制做照明器具、反射镜、屋顶瓦板、抛
物面天线，冷藏车、冷冻库、投光器、冷暖器隔
热材料以及氧和氢的生产装置等。
43
一、铝的基本属性
⑼ 无磁性、冲击不生火花 主要特点： 铝是非磁性体；受冲击时不产生火花，这对某 些特殊用途十分可贵。

纯铝的物理性能
3 热学性能
熔化热
沸点
纯铝的熔化热为10.46±0.13 kJ/mol。
铝的沸点为2750 K。最大蒸发速度为0.7×1013个
原子/s，高于这个速度就会发生爆炸。
9
一、铝的基本属性

纯铝的物理性能 3 热学性能
热胀系数 纯铝的体膨胀系数为68.1×10-6 K-1。
线膨胀系数列于表2-2。
25
一、铝的基本属性
⑵ 密度小 主要应用领域举例： 用于制造飞机、 太空飞行器、轨道车
辆、桥梁、船舶、汽
车、高层建筑结构和质量轻的容器等。
26
一、铝的基本属性
⑶ 可强化 主要特点： 纯铝强度不高，不如钢铁。冷加工硬化能使强
度提高一倍以上，但塑性变低。
27
一、铝的基本属性
⑶ 可强化 主要特点： 纯铝可通过添加镁、锌、铜、锰、硅、锂、钪
44
一、铝的基本属性
⑼ 无磁性、冲击不生火花 主要应用领域举例： 舰船上所用的罗盘、天线、操舵室的器具，电 气设备的屏蔽材料，易燃、易爆物生产器材等。
45
一、铝的基本属性
⑽ 有吸音性
主要特点： 铝对声音时非传播体，有吸收声波的性能。
46
一、铝的基本属性
⑽ 有吸音性
主要应用领域举例： 配制阻尼合金、室内装饰天棚板、高架公路、 高速铁路的隔音网等。
49
一、铝的基本属性
⑿ 美观 主要特点：
铝及其合金由于反射能力强，表面呈银白色
光泽。经机加工后就可达到很高的光洁度和光亮
度。如果经阳极氧化和着色，不仅可以提高抗蚀
性能，而且可以获得五颜六色、光采夺目的制品。
铝也是生产涂漆材料的极好基体。
50
一、铝的基本属性
⑿ 美观 主要应用领域举例：
建筑用壁板、器具装饰、装饰品、标牌、门窗、幕墙、
39
一、铝的基本属性
⑺ 无低温脆性 主要应用领域举例： 冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、液氧、液 氮、液氢等的生产装置。
40
一、铝的基本属性
⑻ 反射性强 主要特点： 铝的抛光表面对白光的反射率可达80%以上， 纯度越高，反射率越高，高纯铝经点解抛光后， 反射率可达94% （银为92%）。
41
一、铝的基本属性
因此，铝可在大气、普通水，多数酸和有机
物中使用。采用缓蚀剂，也可耐弱碱液腐蚀。
选用适宜的合金，在工业地区、海岸地区使
用，可保持优良的耐久性。
34
一、铝的基本属性
⑸ 抗腐蚀 主要应用领域举例： 门板、车辆、船 舶外部覆盖材料、厨 房器具、化学装置、屋顶瓦板、电动洗衣机、海
水淡化、化工石油、材料、化学物品的包装等。
23
一、铝的基本属性

铝的基本特性与主要应用领域 ⑴ 熔点低 熔点与纯度有关，99.996% 的铝其熔点为 660.37℃ , 99. 97 %的铝为659.8℃，因此熔炼、 铸造、加工比较容易。
24
一、铝的基本属性
⑵ 密度小 主要特点： 铝的密度与温度和纯度有关， 室温下纯度 为99.996%铝的密度为 2698.9 kg/m3，而纯度为 99.75%铝的2703kg/m3，约为铁的密度的35%， 可制造轻结构，有“会飞金属”之称。
35
一、铝的基本属性
⑹ 导热、导电性好 主要特点： 铝的导热、导电性仅次于金、银和铜，约为 钢铁的三到四倍。
36
一、铝的基本属性
⑹ 导热、导电性好 主要特点：
室温下电工铝的等体积电导率可达62%IACS，
若按单位质量导电能力计算， 其导电能力为铜
的一倍。热导率 (0~100℃) 为 22.609 W/(m•K)。
等各种元素进行合金化（变成铝合金），使其强
度大幅提高，塑性下降较小。
28
一、铝的基本属性
⑶ 可强化 主要特点： 有的铝合金还可进行热处理进一步强化，其强
度可高于普通碳钢，有些铝合金的比强度甚至可
与优质合金钢相媲美。
29
一、铝的基本属性
⑶ 可强化 主要应用领域举例： 用于制造桥梁（特别是吊桥、可动桥及军用浮
纯度更高的铝在1.1~1.2 K时可成为超导体。纯铝的电
阻率与温度的关系见表2-3 。
13
一、铝的基本属性

纯铝的物理性能
表2-3 纯铝的电阻率与温度的关系
试样 99.99%Al, 直径127μm 温度/K 273 373 473 573 673 773 873 923 ρ/μΩ· cm 2.50 3.62 4.78 6.00 7.29 8.63 10.10 10.90
14
一、铝的基本属性

纯铝的物理性能
4 电学性能
纯铝无光电效应，在工业纯铝中晶粒大小对导电性
能的影响可勿略不计。退火材料的导电性能无各向异 性，冷加工材料纵向的电导率比其他方向的电导率高 0.5%~1%。
15
一、铝的基本属性

纯铝的力学性能
表2-4 纯铝退火状态的典型力学
Al/% 99.99 99.80 99.70 99.60 99.50 Rm/MPa 45 60 65 70 85 Rp0.2 /MPa 10 20 26 30 30 A50/% 50 45 43 43 30
氯等元素均可作为间
隙元素溶人铝中，但 固溶度极小。
6
一、铝的基本属性

纯铝的物理性能 2 密度 铝在室温时的理论密度为2698.72 kg/m3。 不同纯度的铝固态和熔融态的密度见表2-1。
表2-1不同纯度铝的密度
纯度 % 99.25 99.40 99.75 密度/kg·m-3 退火状态 熔融态 （20℃） （1000℃） 2727 2310 2706 2291 2703 2289 纯度 % 99.971 99.996 99.9998 密度/kg·m-3 退火状态 熔融态 （20℃） （1000℃） 2699 — 2698.9 — 2698.08 —
4
一、铝的基本属性

纯铝的物理性能 1 晶体结构
用衍射法测得纯铝液态和固态结构：
液态 配位数10-11，原子间距2.96×10-10m。 固态 配位数12，原子间距2.86×10-10m。
5
一、铝的基本属性

纯铝的物理性能
1 晶体结构
在铝晶体中，存在两种间隙，即直径为1.170×10-10 m
的八面体间隙和直径为0.62×10-10 m 的四面体间隙，碳、 氮、氢、硼、氧、氟、
汽车和飞机蒙皮、仪表外壳及室内外装修材料等。
51
一、铝的基本属性
⒀ 耐化学品
主要特点： 对硝酸、冰醋酸、过氧化氢等化学药品不反 应，有非常好的耐药性。
52
一、铝的基本属性
⒀ 耐化学品
主要应用领域举例： 用于化学装置、酸和化学制品包装等。
53
一、铝的基本属性
⒁ 无毒 主要特点： 铝本身没有毒性，它与大多数食品接触时溶 出量很微小。同时由于表面光滑、容易清洗 、故
矿物中不存在金属纯铝。自然界中铝矿物和含铝
矿物有 250 多种，如刚玉 (Al2O3)、 一水软铝石 (Al2O3· 20)、一水硬铝石 (Al2O3· 20)、三水铝石 H H (Al2O3· 20 )、高岭石 (Al2O3· 2· 20)、 红柱 3H 2Si0 2H 石(Al2O3· 2 ) 等等。 Si0
我国高铁—京津线两侧的隔音墙即采用5754
合金制造。
47
一、铝的基本属性
⑾ 耐核辐射 主要特点： 铝对高能中子来说，具有与其他金属相同程度 的中子吸收截面，对低能范围内的中子，其吸收
截面小，仅次于铍、镁、锆等金属。铝耐核辐射
的最大优点是对照射生成的感应放射能衰减很快。
48
Biblioteka Baidu 一、铝的基本属性
⑾ 耐核辐射 主要应用领域举例： 防核辐射材料。
细菌不易停留繁殖。
54
一、铝的基本属性
⒁ 无毒 主要应用领域举例： 食具、食品包装、鱼罐、鱼仓、医疗器械、 食品容器等。
55
一、铝的基本属性

常用合金的典型用途

1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各
种软管，烟花粉。

1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对
强度要求不高，化工设备是其典型用途。
56
一、铝的基本属性

常用合金的典型用途

1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗
蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工
桥）、飞机、建筑结构、集装箱、压力容器、小
五金等。
30
一、铝的基本属性
⑷ 塑性好，易加工 主要特点： 铝可用任何一种铸造方法铸造。由于塑性好， 可轧成薄板和箔，拉成管材和细丝，挤成各种型 材，锻造成各种零件，适宜各种冷热塑性成形。 可高速进行车、铣、镗、刨等机械加工。
31
一、铝的基本属性
⑷ 塑性好，易加工 主要应用领域举例： 用于受力结构件框架，
中，铝的丰度为8.2 g/kg, 仅次于氧和硅超过了 铁。
20
一、铝的基本属性

世界铝土矿储量
世界上90%以上的氧化铝是用铝土矿生产出
来的。全世界已探明铝土矿储量有550－750亿
吨， 其中分布情况为加勒比地区和中美洲 2030亿吨， 南美洲190-250亿吨， 欧洲 30-40亿 吨，非洲150-200 亿吨，亚洲80-130 亿吨，澳 洲70-100亿吨。
变形铝合金基础理论
——铝的基本属性
变形铝合金基础理论
一、铝的基本属性 二、铝合金的牌号、状态和分类 三、铝的强化方式
四、铝的合金化规律
2
变形铝合金基础理论 一、铝的基本属性
3
一、铝的基本属性

纯铝的物理性能 1 晶体结构
固态时铝为面心立方结构。常压下温度从4K至熔点
是稳定的，无同素异晶转变。原子序数为13，原子量 为26.9815。
10
一、铝的基本属性

纯铝的物理性能
表2-2 纯铝(99.99%)的线胀系数
温度/K 25 50 75 100 150
α/×10-6K-1 0.5 3.5 8.1 12.0 17.1
温度/K 200 250 293 350 400
α/×10-6K-1 20.2 22 23 24.1 24.9
温度/K 500 600 700 800 900
7
一、铝的基本属性

纯铝的物理性能
3 热学性能
熔点
熔点对纯度敏感。常压下纯度为99.996%铝
的熔点为660.37℃。 不同纯度铝的熔点如下：
纯度／％ 99.20 99.50 99.60 99.97 99.996 熔点／℃ 657.0 658.0 658.7 659.8 660.24
8
一、铝的基本属性
21
一、铝的基本属性

中国铝土矿储量
中国的铝土矿主要分布于河南、山西、贵州、
山东和广西等地，多数为低铁高硅的一水硬铝
型，主要杂质是高岭石中的Si02和少量的Fe203、
Ti02；此外，浙江、安徽两省有以亿吨计的钾 明矾石资源，云南等地有较丰富的霞石资源。
22
一、铝的基本属性

存在形式 铝的化学性质活泼， 与氧亲和力大， 在自然
α/×10-6K-1 26.5 28.2 30.4 33.5 37.3
11
一、铝的基本属性

纯铝的物理性能
4 电学性能
纯度为99.990%的铝在20℃的导电性能：电阻率为
2.6548×10-8Ω· m；等体积的电导率为64.94% IACS。
12
一、铝的基本属性

纯铝的物理性能
4 电学性能
铝的导电性能对纯度和温度均十分敏感，99.996%或
16
一、铝的基本属性

纯铝的力学性能
图2-1
铝的纯度与强度的关系
17
一、铝的基本属性

纯铝的力学性能
图2-2 铝的纯度与硬度的关系
18
一、铝的基本属性

纯铝的力学性能
图2-3 纯铝（99.99%）应力-应变曲线
——1%/min；……100%/min
19
一、铝的基本属性

储量
铝是地球上储量最多的金属元素， 在地壳