铝合金的综述

1、防锈铝合金
Al- Mn和Al- Mg两个合金系。用“3A” 或“5A”加一 组顺序号表示。具有优良的抗蚀性、焊接性和塑性。不能 进行热处理强化。适合于制作焊接管道、容器、铆钉、各 种生活用具以及其它冷变形零件。
2、硬铝合金
成分
Al-Cu-Mg系合金。2A + 顺序号表示
分类
①低强度硬铝，如2A01、2A10 等合金； ②中强度硬铝，如2A11等合金； ③高强度硬铝，如2A12等合金, 2A12是使用最广的高强度硬铝合金
应用
图
铝铜镁三元合金垂直截面
3、超硬铝合金
Al-Zn-Cu-Mg系。7A + 顺序号表示 室温强度最高，500~700MPa，缺点 是耐蚀性差，疲劳强度低，<120℃的 温度下使用。 强化相:MgZn2 \ Al2Mg3Zn3
成分 性能
特点 应用
T淬范围较宽，一般为450~480℃， 人工分级时效：先在120℃时效3小时， 第二次在160℃时效3小时，形成G.P.区 和少量的η´相，达到最大强化状态。 应用：飞机工业中重要的结构材料。
铝合金
日常生活中
导线输电线路
在汽车上的应用
用22寸铝合金轮 毂改装凯雷德
在电子和光学仪器的应用
光学仪器用铝配件
航空航天
？？？铝合金为什
么能运用于这些领域？具 有什么性质？
主要内容

铝的基本性质

铝合金的分类、强化特点
变形铝合金 铸造铝合金


铝的基本性质
铝具有一系列比其他有色金属、钢铁 和塑料等更优良的特性: 密度小，仅为 2.7g/cm3 ，约为钢的 1/3 ； 优良的导电性、导热性； 良好的耐蚀性； 优良的塑性和加工性能等。
铝合金的热处理

固溶处理+时效处理
9.1 铝合金的分类
1、铝合金的分类
变形铝合金-1 铸造铝合金-2 防锈铝-3 ——不能HT强化 硬铝/超硬铝/锻铝-4 ——能HT强化
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→α′ 固溶度↑ 强度/硬度变化小 塑性明显↑
(3)形成过渡相θ＇ θ”相转变 成过渡相θ＇ 强度、硬度开始降 θ＇是正方点阵， 成分接近CuAl2
低，合金此时处于
过时效阶段。
完全共格 → 局部共格
(4) 形成稳定的θ
过渡相θ＇ 完全脱溶
形成稳定相CuAl2， (θ)与基体非共格 合金的强度、硬度进一步下降
合金的种类不同，形成的G.P.区、过渡相 以及最后析出的稳定相各不相同，时效强化 效果也不一样
析出稳定相 θ （CuAl2） Β （Mg2Si） S Al2CuMg
M （MgZn2）
3、影响时效强化的主要因素
规律：淬火T越高，淬火冷却V越快，转移t越 短，过饱和程度越高，时效强化效果也越大 要点：在不过热过烧条件下，T淬高些，保温t 长些。淬火冷却要保证不析出第二相。为了防止 淬火变形开裂，一般采用20～80℃水冷却 温度：对一定合金，有最佳时效温度. 时间：在一定时效温度下，有最佳时效时间。 方式：单级和多级时效。高强合金常用分级时效
分类
时效处理后具有高硬度、强度， 优良的加工性和耐热性，但塑性、 韧性低，耐蚀性差。含Cu、Mg低， 强度较低而塑性高；反之，强度高 而塑性低。
强化相
θ（CuAl2）、金属间化合物S （CuMgAl2）是强化相，S相最高
热 处 理 特 性
①要严格控制淬火温度。 如： 牌号 正常淬火温度 过烧温度 2A02 495~505 510~515 2A10 510~520 540 2A12 495~500 507 ②转移时间尽量短< 30″，航空件< 15″； ③冷速要快，热水淬； ④常用自然时效。 飞机大梁、空气螺旋桨、铆钉合金化条件
合金元素能有限固溶；固溶度随温度降低而大为减小； 析出相的强化作用大。
时效温度与硬度关系曲线
130℃时效时铝铜合金的硬度与时间关系
思考题： 直接析出稳定相在热力 学上是有利的，但为什么不 是直接析出稳定相?
9.2 变形铝合金
变形铝合金：通过冲压、弯曲、轧制、挤压等工艺使其组 织、形状发生变化的铝合金。 四位字符体系：牌号的第一位数字表示组别，2××× ～8×××表示。后两位数字是区别同一组不同的铝合 金。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。如2A06表示主要合 金元素为铜的6号原始铝合金。
子层厚，室温下直径约5nm，超过200℃
就不再出现G.P.区。
(2) 铜原子富集区有序化
G.P.区急剧长大， G.P.区铜原子有序 化，形成θ”相 θ”相与基体仍然 保持完全共格，具 有正方点阵
点阵常数a=b=0.404nm，c=0.768nm。它 比G.P.区周围的畸变更大，因此时效强化 作用更大
思考题： 纯铝的力学性能不高，不适合 作承受较大载荷的结构零件， 如何强化呢？

合金化——补充内容



Cu： CuAl2(θ)，固溶强化 Mg：Al8Mg5——抗腐蚀 Mg2Si——弥散强化 Al2CuMg（S）——弥散强化 Zn：单独加入，提高铝的电极电位，但有 应力腐蚀倾向. MgZn2
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
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， “时效”用于非晶型转变的淬火合金
以Al-Cu二元合金为例讨论铝合金的时效过程： (1) 形成铜原子富集区
铜富集区 称G.P.区 晶体结构与基体α同， 但产生了共格应变区
强度、硬度↑。G.P.呈盘状，仅几个原
4、锻铝合金
成分 性能
Al-Mg-Si-Cu系合金。用6A或2A加顺序 号表示。常用的合金有6A02、2A14等 具有优良的锻造性能，力学性能与硬铝 相近，但热塑性及耐蚀性较高
表9.1 常用铝合金系的时效过程及其析出的稳定相
合金系 Al-Cu Al-Mg-Si Al-Cu-Mg Al-Mg-Zn
时效过程的过渡阶段 ①形成铜富集区—G.P.区 ②G.P.区有序化—θ"相 ③形成过渡相θ＇ ①形成铜、硅富集区—G.P.区 ②形成有序的β＇相 ①形成铜、镁富集区—G.P.区 ②形成过渡相S＇ ①形成铜、锌富集区—G.P.区 ②形成过渡相M＇