铝合金中的析出相 ppt课件
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淬火：原则是在防止过烧、晶粒粗化、包铝层污染的前提下，尽可能采用较高 的加热温度，以使强化相充分固溶，但硬铝的固溶温度范围窄，非常容 易过烧。
第二章 铝及其合金
第一节 工业纯铝、合金化及铝合金的分类、 牌号和状态符号
一、工业纯铝 1、物性 熔点 660.24℃；密度2.7×103kg/m3； 弹性模量（E）72000MPa 面心立方晶格 a=0.4049nm；原子直径0.286 nm 相对电导率 62％IACS （International Annealed Copper Standard） 电阻率 2.66×10-8Ωm ； (欧姆米) (99.9%Al) 顺磁性（磁化率215）；
表示方法基本与美国相同,不同之处在于第 二位不用阿拉伯数字,而是用英文字母：
例如：7A04、7B04
状态：
F－加工态（热轧、挤压）,不控制应变硬化量 O－退火再结晶状态，强度最低、塑性最高 W－固溶处理正在自然时效过程（不稳定） H－冷作硬化状态 T－热处理状态
应变硬化状态：
H1－应变硬化。 H2－应变硬化加不完全退火。 H3－应变硬化稳定处理。 H112－加工过程的应变硬化（不控制应变量）。 H321－加工过程的应变硬化（控制应变量）。 H116－特殊应变硬化。
有时加：Ti细化铸态晶粒
Be提高氧化膜的致密性，防止Mg的烧损。
典型合金的化学成分：
LY12（相当2024）Al－4.3Cu－1.5Mg－0.6Mn
LY11（相当2017）Al－4.3Cu－0.6Mg－0.6Mn
LY2
Al－2.9Cu－2.2Mg－0.6Mn
4、硬铝的热处理
除生产工序中的热处理外，硬铝的主要热处理是淬火时效
θ：CuAl2 S：Al2CuMg T：Mg32（CuAl）49
(也称CuMg4Al6) β：Mg2Al3
正方晶格 斜方晶格 立方晶格
面心立方
随Mg含量增加，θ相减少，S相增加
Cu/Mg ≥8,
主要是θ相
Cu/Mg＝8～4， 主要是θ＋S相
Cu/Mg＝4～1.5， 主要是S相，
S相中Cu/Mg＝2.61
θ相析出序列的GP区和θ′是圆片状 S相析出序列的GP区和S′是针状
强化效果： S→θ→T→β 耐热性： 随温度升高，S相比θ软化的慢，
S相高温强化 效果好。
3、硬铝的合金化
成分范围： Cu：2.5～6.0％，硬铝的主要成分 Mg：0.4～2.8％，主要作用生成S相 Mn：0.4～1.0％，消除Fe对抗蚀性的有害影响，抑 制再结晶产生挤压效应，超过1％ 产生（MnFe）Al结晶相
(2)美国变形铝合金牌号及状态
牌号： 用四位阿拉伯数字表示
第一位数表示合金系（即加入最多的那种元素） 第二位数表示原始合金或改进合金，0为原始合金， 改进
合金依次为1、2、3等 最后两位数表示具体合金牌号，对于纯铝表示小数点后两位
铝含量（1145－99.45％Al， 1200－99.00％Al）
目前我国变形铝合金牌号
铝中的主要杂质：Fe、Si
为了改善合金的塑性和抗蚀性，合金中常加入Mn、Cr、Zr、 Ti、Cu等微量元素。
三、分类、牌号和状态符号
(1) 我国铝及其合金过去的分类和牌号： 采用汉语拼音加阿拉伯数字表示
纯铝：LG工业高纯铝；L工业纯铝
变形铝合金分类及牌号: （L）（类）（序号）（状态）
纯铝
国产变形铝合金分五大类，常见只有四大类
2、力性
纯铝进行60～80％冷变形，σb 虽然能达到150～180MPa， 但δ已降低到1～1.5%，变脆
3、化学性能
• 铝的化学活泼性极高，标准电极电位（－1.67 伏）。
• 铝在空气中表面生成5～10nm厚的Al2O3保护膜， 在大气中耐蚀。
• 在浓硝酸中有极高的稳定性，与有机酸及食品几 乎不反应。
常加入的元素为Zn、Mg、Cu、Si、Li。
各种元素在铝中的极限溶解度
铝合金中常见元素的原子直径（原子间最紧密距离）
铝合金常加入的元素为Zn、Mg、Cu、Si、Li。
• 在合金中可能形成：
θ－CuAl2
η－MgZn2 β－Mg2Si β－Mg2Al3
S －Al2CuMg T －Al2Mg3Zn3 δ－AlLi
σb＝420～60MPa，σ0.2＝280～300MPa，δ＝15～17％。
耐蚀性低 有晶间腐蚀现象，应力腐蚀（SCC）倾向小。
焊接性不好 主要用于以铆钉、螺栓、点焊为连接手段的结 构中。
可热处理强化
AlZnMg合金相图
2、附近，按 Mg含量增加，依次可能出现以下四个相：
热处理状态：
在T后附有一位或多位数。对于T状态，列出 了在两次操作之间或操作之后的室温下可能发生 自然时效时间。如果这段时间在冶金学上有重要 意义的话，就应对这段时间加以控制。数字1～ 10表示处理的具体程序。
T1－ 从高温成形过程冷却和自然时效至基本稳定的状态 T2－ 从高温成形过程冷却，然后冷加工和自然时效至基本稳定的状态 T3－ 固溶处理、冷加工和自然时效至基本稳定的状态 T4－ 固溶处理，自然时效到基本稳定的状态 T5－ 从高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态 T6－ 固溶处理，人工时效到强度最高的状态 T7－ 固溶处理，人工时效到过时效状态（稳定化处理的状态） T8－ 固溶处理后冷加工，然后进行人工时效的状态 T9－ 固溶处理、人工时效、然后冷加工的状态 T10－从高温成形工序冷却，然后冷加工并进行人工时效的状态
• 在硫酸、盐酸、碱、盐中不稳定。
4、特点
• 质量轻 • 优秀的导电、传热和塑性变形性能 • 在大气中有良好的耐蚀性 • 强度低不适于作结构材料
二、铝的合金化
• 合金化原理主要固溶强化和时效强化
• 固溶强化：元素溶解度大，与Al原子直径差大，例如Mg 和Mn
• 时效强化：所加元素或形成的中间相，高温时在Al中有较 大的溶解度，随温度降低溶解度急剧变小。
TX51－通过拉伸消除应力的状态 TX52 － 通过压缩消除应力的状态 TX54 － 通过拉伸和压缩相结合的方法消除应力的状态
第二节 变形铝合金
简单地说：
硬铝 超硬铝 锻铝 防锈铝
综合机械性能好（不耐蚀） 室温强度最高 热塑性好 耐蚀性好，易成形，焊接性好（强度低）
一、 硬铝
1、一般特点 较好的综合机械性能
第二章 铝及其合金
第一节 工业纯铝、合金化及铝合金的分类、 牌号和状态符号
一、工业纯铝 1、物性 熔点 660.24℃；密度2.7×103kg/m3； 弹性模量（E）72000MPa 面心立方晶格 a=0.4049nm；原子直径0.286 nm 相对电导率 62％IACS （International Annealed Copper Standard） 电阻率 2.66×10-8Ωm ； (欧姆米) (99.9%Al) 顺磁性（磁化率215）；
表示方法基本与美国相同,不同之处在于第 二位不用阿拉伯数字,而是用英文字母：
例如：7A04、7B04
状态：
F－加工态（热轧、挤压）,不控制应变硬化量 O－退火再结晶状态，强度最低、塑性最高 W－固溶处理正在自然时效过程（不稳定） H－冷作硬化状态 T－热处理状态
应变硬化状态：
H1－应变硬化。 H2－应变硬化加不完全退火。 H3－应变硬化稳定处理。 H112－加工过程的应变硬化（不控制应变量）。 H321－加工过程的应变硬化（控制应变量）。 H116－特殊应变硬化。
有时加：Ti细化铸态晶粒
Be提高氧化膜的致密性，防止Mg的烧损。
典型合金的化学成分：
LY12（相当2024）Al－4.3Cu－1.5Mg－0.6Mn
LY11（相当2017）Al－4.3Cu－0.6Mg－0.6Mn
LY2
Al－2.9Cu－2.2Mg－0.6Mn
4、硬铝的热处理
除生产工序中的热处理外，硬铝的主要热处理是淬火时效
θ：CuAl2 S：Al2CuMg T：Mg32（CuAl）49
(也称CuMg4Al6) β：Mg2Al3
正方晶格 斜方晶格 立方晶格
面心立方
随Mg含量增加，θ相减少，S相增加
Cu/Mg ≥8,
主要是θ相
Cu/Mg＝8～4， 主要是θ＋S相
Cu/Mg＝4～1.5， 主要是S相，
S相中Cu/Mg＝2.61
θ相析出序列的GP区和θ′是圆片状 S相析出序列的GP区和S′是针状
强化效果： S→θ→T→β 耐热性： 随温度升高，S相比θ软化的慢，
S相高温强化 效果好。
3、硬铝的合金化
成分范围： Cu：2.5～6.0％，硬铝的主要成分 Mg：0.4～2.8％，主要作用生成S相 Mn：0.4～1.0％，消除Fe对抗蚀性的有害影响，抑 制再结晶产生挤压效应，超过1％ 产生（MnFe）Al结晶相
(2)美国变形铝合金牌号及状态
牌号： 用四位阿拉伯数字表示
第一位数表示合金系（即加入最多的那种元素） 第二位数表示原始合金或改进合金，0为原始合金， 改进
合金依次为1、2、3等 最后两位数表示具体合金牌号，对于纯铝表示小数点后两位
铝含量（1145－99.45％Al， 1200－99.00％Al）
目前我国变形铝合金牌号
铝中的主要杂质：Fe、Si
为了改善合金的塑性和抗蚀性，合金中常加入Mn、Cr、Zr、 Ti、Cu等微量元素。
三、分类、牌号和状态符号
(1) 我国铝及其合金过去的分类和牌号： 采用汉语拼音加阿拉伯数字表示
纯铝：LG工业高纯铝；L工业纯铝
变形铝合金分类及牌号: （L）（类）（序号）（状态）
纯铝
国产变形铝合金分五大类，常见只有四大类
2、力性
纯铝进行60～80％冷变形，σb 虽然能达到150～180MPa， 但δ已降低到1～1.5%，变脆
3、化学性能
• 铝的化学活泼性极高，标准电极电位（－1.67 伏）。
• 铝在空气中表面生成5～10nm厚的Al2O3保护膜， 在大气中耐蚀。
• 在浓硝酸中有极高的稳定性，与有机酸及食品几 乎不反应。
常加入的元素为Zn、Mg、Cu、Si、Li。
各种元素在铝中的极限溶解度
铝合金中常见元素的原子直径（原子间最紧密距离）
铝合金常加入的元素为Zn、Mg、Cu、Si、Li。
• 在合金中可能形成：
θ－CuAl2
η－MgZn2 β－Mg2Si β－Mg2Al3
S －Al2CuMg T －Al2Mg3Zn3 δ－AlLi
σb＝420～60MPa，σ0.2＝280～300MPa，δ＝15～17％。
耐蚀性低 有晶间腐蚀现象，应力腐蚀（SCC）倾向小。
焊接性不好 主要用于以铆钉、螺栓、点焊为连接手段的结 构中。
可热处理强化
AlZnMg合金相图
2、附近，按 Mg含量增加，依次可能出现以下四个相：
热处理状态：
在T后附有一位或多位数。对于T状态，列出 了在两次操作之间或操作之后的室温下可能发生 自然时效时间。如果这段时间在冶金学上有重要 意义的话，就应对这段时间加以控制。数字1～ 10表示处理的具体程序。
T1－ 从高温成形过程冷却和自然时效至基本稳定的状态 T2－ 从高温成形过程冷却，然后冷加工和自然时效至基本稳定的状态 T3－ 固溶处理、冷加工和自然时效至基本稳定的状态 T4－ 固溶处理，自然时效到基本稳定的状态 T5－ 从高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态 T6－ 固溶处理，人工时效到强度最高的状态 T7－ 固溶处理，人工时效到过时效状态（稳定化处理的状态） T8－ 固溶处理后冷加工，然后进行人工时效的状态 T9－ 固溶处理、人工时效、然后冷加工的状态 T10－从高温成形工序冷却，然后冷加工并进行人工时效的状态
• 在硫酸、盐酸、碱、盐中不稳定。
4、特点
• 质量轻 • 优秀的导电、传热和塑性变形性能 • 在大气中有良好的耐蚀性 • 强度低不适于作结构材料
二、铝的合金化
• 合金化原理主要固溶强化和时效强化
• 固溶强化：元素溶解度大，与Al原子直径差大，例如Mg 和Mn
• 时效强化：所加元素或形成的中间相，高温时在Al中有较 大的溶解度，随温度降低溶解度急剧变小。
TX51－通过拉伸消除应力的状态 TX52 － 通过压缩消除应力的状态 TX54 － 通过拉伸和压缩相结合的方法消除应力的状态
第二节 变形铝合金
简单地说：
硬铝 超硬铝 锻铝 防锈铝
综合机械性能好（不耐蚀） 室温强度最高 热塑性好 耐蚀性好，易成形，焊接性好（强度低）
一、 硬铝
1、一般特点 较好的综合机械性能