铝合金材料性能特点

7075铝合金

1、7075材料介绍

7075铝合金是一种冷处理锻压合金，强度高，远胜于软钢。7075是商用最强力合金之一。普通抗腐蚀性能、良好机械性能及阳极反应。细小晶粒使得深度钻孔性能更好，工具耐磨性增强，螺纹滚制更与众不同。

锌是7075中主要合金元素，向含3%-7.5%锌的合金中添加镁，可形成强化效果显著的MgZn2，使该合金的热处理效果远远胜过于铝-锌二元合金。提高合金中的锌、镁含量，抗拉强度会得到进一步的提高，但其抗应力腐蚀和抗剥落腐蚀的能力会随之下降。经受热处理，能到达非常高的强度特性。7075材料一般都加入少量铜、铬等合金，该系当中以7075-T651铝合金尤为上品，被誉为铝合金中最优良的产品，强度高、远胜任何软钢。此合金并具有良好机械性及阳极反应。代表用途有航空航天、模具加工、机械设备、工装夹具，特别用于制造飞机结构及其他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构体

抗拉强度524Mpa，0.2%屈服强度455Mpa：伸长率11%，弹性模量E/Gpa：71，硬度150HB，密度：2810。

3、主要用途

航天航空工业、吹塑（瓶）模、超声波塑焊模具、高儿夫球头、鞋模、纸塑模、发泡成型模、脱腊模、范本、夹具、机械设备、模具加工。用于制作高端铝合金自行车车架

4、特点

1.高强度可热处理合金。

2.良好机械性能。

3.可使用性好。

4.易于加工，耐磨性好。

5.抗腐蚀性能、抗氧化性好。

6.T7351状态增强了抗腐蚀断裂性

7.用于高压结构零件的高强度材料。

7075材料一般都加入少量铜、铬等合金该系当中以7075-T651铝合金尤为上品，

被誉为铝合金中最优良的产品，强度高、远胜任何软钢。此合金并具有良好机械性及阳极反应。

代表用途有航空航天、模具加工、机械设备、工装夹具，

特别用于制造飞机结构及其他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构体。

5、化学成分

硅Si：0.40铁Fe:0.50铜Cu：1.2-2.0锰Mn：0.30镁Mg：2.1-2.9铬Cr：0.18-0.28锌Zn：5.1-6.1钛Ti：0.20铝Al：余量其他：单个：0.05 合计：0.15 6、力学性能

抗拉强度σb(MPa)：≥560；伸长应力σp0.2(MPa)：≥495；伸长率δ5 (％)：≥6；

注：无缝管的力学性能

试样尺寸：直径>12.5

7、7075铝板国际对照表

中国国际执行标准：7075 GB/T3190--1996 GB/T3880.2--2006

日本标准工艺参照：A7075 JIS H4000-1999 JIS H4080-1999 JIS5020-2009 俄罗斯航空铝标准：B95/1950 rocT 4785-1974——EN:ENAW-7075/AlZn5.5

MgCu EN573-3-1994

德国航空铝专用标准：AlZnMgCu1.5/3.4365 DIN172.1-1986/w-nr ——2008法国执行标准参照：7075（A-Z5GU) NFA50-411 NFA50-451

英国法定标准：7075（C77S） BS 1470-1988

美国标：7075/A97075 AA/UNS——ALCOA USA

飞机制造中需要用机床加工的典型零件

飞机制造中需要用机床加工的典型零件，主要有飞机机身结构件和发动机的关键零件两部分：

1.机身结构件典型零件

飞机机身结构件的典型零件有梁、筋、肋板、框、壁板、接头、滑轨等类零件。以扁平件、细长件、多腔件和超薄壁隔框结构件为主。毛坯为板材、锻件和铝合金挤压型材。材料利用率仅为5%-10%左右，原材料去除量大。目前，国内

飞机零件，90%以上为铝合金件，少量为不锈钢和钛合金钢，且整体结构件越来越多，应用复合材料是今后的发展方向。

机身结构件典型零件的结构特点

(1)零件的轮廓尺寸越来越大。如有的梁类零件的长度已达到13m。

(2)零件的变斜角角度变化大，超薄壁等。最薄处尺寸只有0.76mm左右，所以，加工工艺刚性差。

(3)零件的结构越来越复杂，很多零件采用整体结构。

(4)零件的尺寸精度和表面质量要求越来越高，如有些零件加工后出现的毛刺等缺陷，不允许用人工去除。

基本介绍

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的 1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb 值分别可达 24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。

2物质特性

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类：

形变铝合金能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。

铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有过共晶硅铝合金，共晶硅铝合金，单共晶硅铝合金，铸造铝合金在铸态下使用。

一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。 2008年北京奥运会火炬“祥云”就是铝合金。

纯铝产品

来源：地壳中含量最丰富的金属元素，含量高于7%。

铝，原子序数为13，原子量为26.98，原子体积为(立方厘米/摩尔)：10.0，面

心立方结构，熔点660℃，密度2.702，地壳中含量（ppm）：82000 。

纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LV（铝、工业用的）表示。

各种飞机都以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。飞机依用途的不同，铝的用量也不一样。着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而大量采用，如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量 81%。军用飞机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量，如最大飞行速度为马赫数 2.5的F-15高性能战斗机仅使用35.5%铝合金。有些铝合金有良好的低温性能,在-183～-253[2oc]下不冷脆，可在液氢和液氧环境下工作，它与浓硝酸和偏二甲肼不起化学反应,具有良好的焊接性能,因而是制造液体火箭的好材料。发射“阿波罗”号飞船的“土星” 5号运载火箭各级的燃料箱、氧化剂箱、箱间段、级间段、尾段和仪器舱都用铝合金制造。

航天飞机的乘员舱、前机身、中机身、后机身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼都是用铝合金制做的。各种人造地球卫星和空间探测器的主要结构材料也都是铝合金。

4锻造修伤

修伤是铝合金模锻工艺中的重要一环。由于铝合金在高温下较软，粘性大，流动性差，容易粘模并产生各种表面缺陷(折叠、毛刺、裂纹等)，在进行下一道工序前，必须打磨、修伤，将表面缺陷清除干净，否则在后续工序中缺陷将进一步扩大，甚至引起锻件报废。

修伤用的工具有风动砂轮机、风动小铣刀、电动小铣刀及扁铲等。修伤前先经腐蚀查清缺陷部位，修伤处要圆滑过渡，其宽度应为深度的5～10倍。

5压铸特点

铝合金压力加工产品分为防锈（LF）、硬质（LY）、锻造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（LT）及钎焊（LQ）等七类。常用铝合金材料的状态为退火（M 焖火）、硬化（Y）、热轧（R）等三种。

压铸的特点

压力铸造简称压铸，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。

（1）金属液是在压力下填充型腔的，并在更高的压力下结晶凝固，常见的压力为15—100MPa。

（2）金属液以高速充填型腔，通常在10—50米/秒，有的还可超过80米/秒，（通过内浇口导入型腔的线速度—内浇口速度），因此金属液的充型时间极短，约0.01—0.2秒（须视铸件的大小而不同）内即可填满型腔。压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素，缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用，使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件，甚至优质铸件。

压铸的流动性

流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金的流动性最好。

影响流动性的因素很多，主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的高低。

实际生产中，在合金已确定的情况下，除了强化熔炼工艺（精炼与除渣）外，还必须改善铸型工艺性（砂模透气性、金属型模具排气及温度），并在不影响铸件质量的前提下提高浇注温度，保证合金的流动性。

铝材

铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材，包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。

6铝合金板材

1.铝塑板

铝塑板是由经过表面处理并用涂层烤漆的3003铝锰合金、5005铝镁合金板材作为表面，PE塑料作为芯层，高分子粘结膜经过一系列工艺加工复合而成的新型材料。它既保留了原组成材料（铝合金板、非金属聚乙烯塑料）的主要特性，又克服了原组成材料的不足，进而获得了众多优异的材料性质。产品特性：艳丽多彩的装饰性、耐候、耐蚀、耐创击、防火、防潮、隔音、隔热、抗震性、质轻、易加工成型、易搬运安装等特性。

铝塑板规格：

厚度：3mm、4mm、6mm、8mm

宽度：1220mm、1500mm

长度：1000mm、2440mm、3000mm、6000mm

铝塑板标准尺寸：1220*2440mm

铝塑板用途：可应用于幕墙、内外墙、门厅、饭店、商店、会议室等的装饰外，还可用于旧建筑的改建，用作柜台、家具的面层、车辆的内外壁等。

2.铝单板

铝单板均与采用世界知名大企业的优质铝合金加工而成，再经表面喷涂美国PPG、或阿克苏PVDF氟碳烤漆精制而成，铝单板主要由面板、加强筋骨，挂耳等组成。

铝单板特点：轻量化，刚性好、强度高、不燃烧性、防火性佳、加工工艺性好、色彩可选性广、装饰效果极佳、易于回收、利于环保。

铝单板应用：建筑幕墙、柱梁、阳台、隔板包饰、室内装饰、广告标志牌、车辆、家具、展台、仪器外壳、地铁海运工具等。

3.铝蜂窝板

铝蜂窝板采用复合蜂窝结构，选用优质的3003H24合金铝板或5052AH14高锰合金铝板为基材，与铝合金蜂窝芯材热压复合成型。铝蜂窝板从面板材质、形状、接缝、安装系统到颜色、表面处理为建筑师提供丰富的选择，能够展示丰富的屋面表现效果，具有卓越的设计自由度。它是具有施工便捷、综合性能理想、保温效果显著的新型材料，它的卓越性能吸引了人们的眼球。

铝蜂窝板并无标准尺寸，所有板材均根据设计图纸由工厂订制而成，广泛地应用于大厦外墙装饰（特别适用于高层的建筑）内墙天花吊顶、墙壁隔断、房门及保温车厢、广告牌等等领域。该产品将为我国建材市场注入绿色、环保、节能的鲜活动力。

4.铝蜂窝穿孔吸音吊顶板

铝蜂窝穿孔吸音吊顶板的构造结构为穿孔铝合金面板与穿孔背板，依靠优质胶粘剂与铝蜂窝芯直接粘接成铝蜂窝夹层结构，蜂窝芯与面板及背板间贴上一层吸音布。由于蜂窝铝板内的蜂窝芯分隔成众多的封闭小室，阻止了空气流动，使声波受到阻碍，提高了吸声系数（可达到0.9以上），同时提高了板材自身强度，

使单块板材的尺寸可以做到更大，进一步加大了设计自由度。可以根据室内声学设计，进行不同的穿孔率设计，在一定的范围内控制组合结构的吸音系数，既达到设计效果，又能够合理控制造价。通过控制穿孔孔径、孔距，并可根据客户使用要求改变穿孔率，最大穿孔率<30%，孔径一般选用∮2.0、∮2.5、∮3.0等规格，背板穿孔要求与面板相同，吸音布采用优质的无纺布等吸声材料。适用于地铁、影剧院、电台、电视台、纺织厂和躁声超标准的厂房以及体育馆等大型公共建筑的吸声墙板、天花吊顶板。

7铝合金焊接

铝合金材料,强度高和质量轻。主要焊接工艺为钨极氩弧焊TIG、气体保护焊MIG、搅拌摩擦焊FSW、电阻点焊等。

铝合金焊接保护措施

1、焊前用化学+机械的方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物，顺序是先化学清洗，后机械打磨；

2、焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护；

3、在气焊时，采用熔剂，在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。

焊接难点

（1）极易氧化。在空气中，铝容易同氧化合，生成致密的三氧化二铝薄膜（厚度约0．1－0．2μm），熔点高（约2050℃），远远超过铝及铝合金的熔点（约600℃左右）。氧化铝的密度3．95－4．10g/cm3，约为铝的1．4倍，氧化铝薄膜的表面易吸附水分，焊接时，它阻碍基本金属的熔合，极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷，引起焊缝性能下降。

（2）易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢，由于液态铝可溶解大量的氢，而固态铝几乎不溶解氢，因此当熔池温度快速冷却与凝固时，氢来不及逸出，容易在焊缝中聚集形成气孔。氢气孔目前难于完全避免，氢的来源很多，有电弧焊气氛中的氢，铝板、焊丝表面氧化膜吸附空气中的水分等。实践证明，即使氩气按GB/T4842标准要求，纯度达到99．99% 以上，但当水分含量达到20ppm时，也会出现大量的致密气孔，当空气相对湿度超过80%时，如果不采取加热等措施，焊缝就会明显出现气孔。同时，采用小电流慢速焊，加大焊缝冷却时间，并利用焊丝电弧进行熔池搅动，可以较好的帮助气体排出熔池。（3）焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大两倍，易产生较大的焊接变形的内应力，对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生。（4）铝的导热系数大（纯铝0．538卡/Cm．s．℃）。约为钢的4倍，因此，焊接铝和铝合金时，比焊钢要消耗更多的热量。

（5）合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低沸点的元素（如镁、锌、锰等），在高温电弧作用下，极易蒸发烧损，从而改变焊缝金属的化学成分，使焊缝性能下降。

（6）高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑性很低，破坏了焊缝金属的成形，有时还容易造成焊缝金属塌落和焊穿现象。

（7）无色彩变化。铝及铝合金从固态转为液态时，无明显的颜色变化，使操作者难以掌握加热温度。[2]

8熔炼与铸造

铝合金的熔炼与浇注是铸造生产中主要环节。严格控制熔炼与浇铸的全过程，对防止针孔、夹杂、欠铸、裂纹、气孔以及缩松等铸造缺陷起着重要的作用。由于铝熔体吸收氢倾向大，氧化能力强，易溶解铁，在熔炼与浇铸过程中必须采取

简易而又谨慎的预防措施，以获得优质铸件。

1 、铝合金炉料配制及质量控制

为了熔炼出优质铝熔体，首先应选用合格的原材料。须对原材料进行科学管理和适当处理，否则就会严重影响合金的质量，生产实践证明，原材料（包括金属材料及辅助材料）控制不严会使铸件成批报废。

（一）原材料必须有合格的化学成分及组织，具体要求如下：

入厂的合金锭除分析主要成分及杂质含量外，尚就检查低陪组织及断口。实践证明，使用了含有严重缩孔、针孔、以及气泡的铝液，就难以获得致密的铸件，甚至会造成整炉、整批的铸件报废。

有人在研究铝硅合金锭对铝合金针孔的影响时发现，用熔融的纯浇铸砂型试块时并不出现针孔，当加入低组织和不合格的铝硅合金锭后，试块针孔严重，且晶粒大。其原因为材料的遗传性所致。铝硅系合金和遗传性随着含量的提高面增大，硅量达到7%时，遗传显著。继续提高硅含量到共晶成分，遗传性又稍减小。为解决炉料遗传性引起的铸件缺陷，必须选用冶金质量高的铝锭、中间合金及其它炉料。具体标准如下：

（1）断口上不应有针孔、气孔

针孔应在三级以内，局部（不超过受检面积的25%）不应超过三级，超过三级者必须采取重熔炼的办法以减少针孔度。重熔精炼方法与一般铝合金熔炼相同，浇铸温度不宜超过660℃，对于那些原始晶粒大的铝锭、合金锭等，应先用较低的锭模温度，使它们快速凝固，细化晶粒。

2、炉料处理

炉料使用前应经吹砂处理，以去除表面的锈蚀、油脂等污物。放置时间不长，表面较干净的铝合金锭及金属型回炉料可以不经吹砂处理，但应消除混在炉料内的铁质过滤网及镶嵌件等，所有的炉料在入炉前均应预热，以去除表面附的水分，缩短熔炼时间在3小时以上。

3、炉料的管理及存放

炉料的合理保存及管理对确保合金质量有重要意义。炉料应贮存在温度变化不大、干燥的仓库内。

2 、坩埚及熔炼工具的准备

（一）坩埚铸造铝合金常用铁坩埚，也可用铸钢及钢板焊接坩埚。

新坩埚及长期未用的旧坩埚，使用前均应吹砂，并加热到700--800度，保持2--4小时，以烧除附着在坩埚内壁的水分及可燃物质，待冷到300度以下时，仔细清理坩埚内壁，在温度不低于200度时喷涂料。

坩埚使用前应预热至暗红色（500--600度），并保温2小时以上。新坩埚外熔炼之前，最好先熔化一炉同牌号的回炉料。

（二)熔炼工具的准备

钟罩、压瓢、搅拌勺、浇包

锭模等使用前均应预热，并在150度---200度温度下涂以防护性涂料，并彻底烘干，烘干温度为200--400度，保温时间2小时以上，使用后应彻底清除表面上附着的氧化物、氟化物，（最好进行吹砂）。

3 、熔炼温度的控制

熔炼温度过低，不利于合金元素的溶解及气体、夹杂物的排出，增加形成偏析、冷隔、欠铸的倾向，还会因冒口热量不足，使铸件得不到合理的补缩，有资料指出，所有铝合金的熔炼温度到少要达705度并应进行搅拌。熔炼温度过高不仅浪

费能源，更严重的是因为温度愈高，吸氢愈多，晶粒亦愈粗大，铝的氧化愈严重，一些合金元素的烧损也愈严重，从而导致合金的机械性能的下降，铸造性能和机械加工性能恶化，变质处理的效果削弱，铸件的气密性降低。

生产实践证明，把合金液快速升温至较高的温度，进行合理的搅拌，以促进所有合金元素的溶解（特别是难熔金属元素），扒除浮渣后降至浇注温度，这样，偏析程度最小，熔解的氢亦少，有利于获得均匀致密、机械性能高的合金.因为铝熔体的温度是难以用肉眼来判断的，所以不论使用何种类型的熔化炉，都应该用测温仪表控制温度。测温仪表应定期校核和维修。热电偶套管应周期的用金属刷刷干净，涂以防护性涂料，以保证测温结果的准确性及处长使用寿命。

4 、熔炼时间的控制

为了减少铝熔体的氧化、吸气和铁的溶解，应尽量缩短铝熔体在炉内的停留时间，快速熔炼。从熔化开始至浇注完毕，砂型铸造不超过4小时，金属型铸造不超过6小时，压铸不超过8小时。

为加速熔炼过程，应首先加入中等块度、熔点较低的回炉料及铝硅中间合金，以便在坩埚底陪尽快形成熔池，然后再加块度较大的回炉料及纯铝锭，使它们能徐徐浸入逐渐扩大的熔池，很快熔化。在炉料主要部分熔化后，再加熔点较高、数量不多的中间合金，升温、搅拌以加速熔化。最后降温，压入易氧化的合金元素，以减少损失。

5 、熔体的转送和浇注

尽管固态氧化铝的密度近似于铝熔体的密度，在进入铝熔体内部后，经过足够长的时间才会沉至坩埚底陪。而铝熔体被氧化后形成的氧化铝膜，却仅与铝熔体接触的一面是致密的，与空气接触的一面疏松且有大量直径为60--100A的小孔，其表面积大，吸附性强，极易吸附在水汽，反有上浮的倾向。因此，在这种氧化膜与铝熔体的比重差小，将其混入熔体中，浮沉速度很慢，难以从熔体中排除，在铸件中形成气孔太夹杂。所以，转送铝熔体中关键是尽量减少熔融金属的搅拌，尽量减少熔体与空气的接触。

采用倾转式坩埚转注熔体时，为避免熔体与空气的混合，应将浇包尽量靠所炉咀，并倾斜放置，使熔体沿着浇包的侧壁下流，不致直接冲击包底，发生搅动、飞溅等。

采用正确合理的浇注方法，是获得优质铸件的重要条件之一。生产实践得，注意下列事项，对防止、减少铸件缺陷是很有效的。

（一）浇注前应仔细检查熔体出炉温度、浇包容量及其表面涂料层的干燥程度，其他工具的准备是否合乎要不。金属浇口杯在浇注前3--5分钟之内就在砂型上安放好，此时浇包怀的温度不高于150度，安置过早或温度过高，浇道内憋住大量气体，在浇注时有爆炸的危险。

（二）不能在有“过堂风”的场合下浇注，以及熔体强烈氧化，燃烧，使铸件产生氧化夹杂等缺陷。

（三）由坩埚内获取熔体时，应先用包底轻轻拨开熔体表面的氧化皮或熔剂层，缓慢地将浇包浸入熔体内，用浇包的宽口舀取熔体，然后平稳的提起浇包。（四）端包时不要掌平，步子要稳，浇包不宜提得过高，浇包内金属液面必须保持平稳，不受拢动。

（五）即将浇注时，应扒净浇包的渣子，以免在浇注中将熔渣、氧化皮等带入铸型中。

（六）在浇注中，熔体流就保持平稳，不能中断，不能直冲口怀的底孔。浇口

怀自始至终应充满，液面不得翻动，浇注速度要控制得当。通常，浇注开始度就稍慢些，使熔体充填平稳，然后速度稍快，并基本保持浇注速度不变。

（七）在浇注过程中，浇包咀与浇口的距离就尽可能靠近，以不超过50毫米为限，以免熔液过多地氧化。

（八）带堵塞的浇口怀，堵塞不能拨得太早，在熔体充满浇口怀后，再缓慢地斜向拨出，以免熔体在注入浇道时产生涡流。

（九）距坩埚底部60毫米以下的熔体不宜浇注铸件。

铝合金铸造（ZL）

按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。

为了获得各种形状与规格的优质精密铸件，用于铸造的铝合金一般具有以下特性。

（1）有填充狭槽窄缝部分的良好流动性

（2）有比一般金属低的熔点，但能满足极大部分情况的要求

（3）导热性能好，熔融铝的热量能快速向铸模传递，铸造周期较短

（4）熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制

（5）铝合金铸造时，没有热脆开裂和撕裂的倾向

（6）化学稳定性好，抗蚀性能强

（7）不易产生表面缺陷，铸件表面有良好的表面光洁度和光泽，而且易于进行表面处理

（8）铸造铝合金的加工性能好，可用压模、硬模、生砂和干砂模、熔模石膏型铸造模进行铸造生产，也可用真空铸造、低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形，生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。铸造铝合金在轿车上是得到了广泛应用，如发动机的缸盖、进气歧管、活塞、轮毂、转向助力器壳体等。

9高强度铝合金

高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金，主要是压力加工铝合金中防锈铝合金类、硬铝合金类、超硬铝合金类、锻铝合金类、铝锂合金类。

10缺陷修复

铝合金在生产过程中，容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷。如何修复铝合金铸件气孔等缺陷呢？如果用电焊、氩焊等设备来修补，由于放热量大，容易产生热变形等副作用，无法满足补焊要求。

冷焊修复机是利用高频电火花瞬间放电、无热堆焊原理来修复铸件缺陷。由于冷焊热影响区域小，不会造成基材退火变形，不产生裂纹、没有硬点、硬化现象。而且熔接强度高，补材与基体同时熔化后的再凝固，结合牢固，可进行磨、铣、锉等加工，致密不脱落。冷焊修复机是修补铝合金气孔、砂眼等细小缺陷的理想方法。

11主要分类

铝合金的分类

一系:1000系列铝合金代表 1050、1060 、1100系列。在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位

阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(gB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。

二系:2000系列铝合金代表2024、2A16（LY16）、 2A02（LY6）。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。

三系:3000系列铝合金代表3003 、 3A21为主。我国3000系列铝板生产工艺较为优秀。3000系列铝棒是由锰元素为主要成分。含量在1.0-1.5之间，是一款防锈功能较好的系列。

四系:4000系列铝棒代表为4A01 4000系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在 4.5-6.0%之间。属建筑用材料、机械零件锻造用材、焊接材料；低熔点、耐蚀性好，产品描述：具有耐热、耐磨的特性

五系:5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但不可做热处理强化。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。

六系:6000系列铝合金代表6061 主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，容易涂层，加工性好。

七系:7000系列铝合金代表7075 主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差。

八系:8000系列铝合金较为常用的为8011 属于其他系列，大部分应用为铝箔，生产铝棒方面不太常用。

九系:9000系列铝合金是备用合金。

铝合金的物质类别

铝合金纯铝产品

纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LG（铝、工业用的）表示。

压力加工铝合金

铝合金压力加工产品分为防锈（LF）、硬质（LY）、锻造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（LT）及钎焊（LQ）等七类。常用铝合金材料的状态为退火（M 焖火）、硬化（Y）、热轧（R）等三种。

铝材

铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材，包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。

铸造铝合金

铸造铝合金（ZL）按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。

高强度铝合金

高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金，主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类

12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

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，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具

1145 包装及绝热铝箔，热交换器

1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜

1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材

2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品

2014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件

2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件

2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件 2036汽车车身钣金件

2048 航空航天器结构件与兵器结构零件

2124 航空航天器结构件

2218飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环

2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300℃。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力

2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料

2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件

2A01 工作温度小于等于100℃的结构铆钉

2A02 工作温度200~300℃的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片

2A06 工作温度150~250℃的飞机结构及工作温度125~250℃的航空器结构铆钉 2A10 强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于100℃的航空器结构铆钉

2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉

2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件 2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件

2A16 工作温度250~300℃的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱

2A17 工作温度225~250℃的航空器零件

2A50 形状复杂的中等强度零件

2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等

2A70 飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等

2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件

2A90 航空发动机活塞

3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产

品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道 3004 全铝易拉罐罐身，要求有比3003合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件

3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等

3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等

5005 与3003合金相似，具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并与6063合金的色调协调一致

5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板，汽车气管、油管与农业灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等

5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等

5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合

5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等

5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等

5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐

5182 薄板用于加工易拉罐盖，汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件 5252 用于制造有较高强度的装饰件，如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜

5254 过氧化氢及其他化工产品容器

5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝

5454 焊接结构，压力容器，海洋设施管道

5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料

5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件

5652 过氧化氢及其他化工产品贮存容器

5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件，但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织

5A02 飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件

5A03 中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金

5A05 焊接结构件，飞机蒙皮骨架

5A06 焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件

5A12 焊接结构件，防弹甲板

6005 挤压型材与管材，用于要求强高大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等

6009 汽车车身板

6010 薄板：汽车车身

6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔

式建筑、船舶、电车、夹具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材 6063 建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料

6066 锻件及焊接结构挤压材料

6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材

6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等

6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环，供既要求有良好的可锻性能、高的强度，又要有良好抗蚀性之用

6201 高强度导电棒材与线材

6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件

6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件

6351 车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道

6463 建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件 6A02 飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件

7005 挤压材料，用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒

7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱，消防压力器材，军用器材、装甲板、导弹装置

7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等，而韧性稍高

7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高

7072 空调器铝箔与特薄带材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层

7075 用于制造飞机结构及期货他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造

7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高

7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件

7475 机身用的包铝的与未包铝的板材，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件

7A04飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等

13变形铝

变形铝及铝合金状态、代号

1.范围

本标准规定了变形铝合金的状态代号。

本标准适用于铝及铝加工产品。

2.基本原则

2.1基础状态代号用一个英文大写字母表示。

2.2细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。

2.3基本状态代号

基本状态分为5种

代号名称说明与应用

F 自由加工状态适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定。

O 退火状态适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。

H 加工硬化状态适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。

W 固熔热处理状态处理状态一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。

T 热处理状态(不同于F、O、H状态) 适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。在T字后面的第一位数字表示热处理基本类型（从1~10），其后各位数字表示在热处理细节方面有所变化。如 6061—T 62 ；5083—H 343等。

T1—从成型温度冷却并自然时效至大体稳定状态。

T2—退火状态（只用于铸件）。

T3—固溶处理后自然时效。

T31—固溶处理冷作（1%）后自然时效。

T36—固溶处理冷作（6%）后自然时效。

T37—固溶处理冷作（7%）后自然时效，用于2219合金。

T4—固溶处理[3]后自然时效。

T41—固溶处理后沸水淬火。

T411—固溶处理后空冷至室温，硬度在O及T6之间，残余应力低。

T42—固溶处理后自然时效。由用户进行处理，适于2024合金，强度比T4稍低。 T5—从成型温度冷却后人工时效。

T6—固溶处理后人工时效。

T61—T41+人工时效。

T611—固溶处理，沸水淬火。

T62—固溶处理后人工时效。

T7—固溶处理后稳定化。提高尺寸稳定性，减小残余应力，提高抗蚀性。

T72—固溶处理后过时效。

T73—固溶处理后进行分级时效，强度比T6低，抗蚀性显著提高。

T76—固溶处理后进行分级时效。

T8—固溶处理冷作后人工时效。

T81—固溶处理后冷作，人工时效。为改善固溶处理后的变形及改善强度。

T86—固溶处理后冷作（6%），人工时效。

T87—T37+人工时效。

T9—固溶处理后人工时效再冷作。

T10—从成型温度冷却，人工时效后冷作。

Tx51—为消除固溶处理后的残余应力进行拉伸处理。

板材0.5~3%的永久变形，棒、型材1~3%的永久变形。

X代表3、4、6或8，例如T351、T451、T651、T851，适用于板、拉制棒、线材，拉伸消除应力后不作任何矫正而时效。T3510、T4510、T8510，适用于挤压型材，拉伸消除应力后为使平直度符合公差进行矫正，并时效。

Tx52—为消除固溶处理后的残余应力进行压缩变形，固溶处理后进行2.5%的塑性变形然后时效，例如T352、T652。

Tx53—消除热应力。

Tx54—为消除精密锻件固溶处理后的残余应力进行压缩变形。

14加工工艺

硅对硬质合金有腐蚀作用。虽然一般将超过12%Si的铝合金称为高硅铝合金，推荐使用金刚石刀具，但这不是绝对的，硅含量逐渐增多对刀具的破坏力也逐渐加大。因此有些厂商在硅含量超过8%时就推荐使用金刚石刀具。

硅含量在8%-12%之间的铝合金是一个过渡区间，既可以使用普通硬质合金，也可以使用金刚石刀具。但使用硬质合金应使用经PVD(物理镀层)方法、不含铝元素的、膜层厚度较小的刀具。因为PVD方法和小的膜层厚度使刀具保持较锋利的切削刃成为可能(否则为避免膜层在刃口处异常长大需要对刃口进行足够的钝化，切铝合金就会不够锋利)，而膜层材料含铝可能使刀片膜层与工件材料发生亲合作用而破坏膜层与刀具基体的结合。因为目前的超硬镀层多为铝、氮、钛三者的化合物，可能会因硬质合金基体随膜层剥落时少量剥落造成崩刃。

建议使用下列三类刀具之一：

1.不镀层的超细颗粒硬质合金刀具

2.带未含铝镀层(PVD)方法的硬质合金刀具，如镀TiN、TiC等

3.用金刚石刀具

刀具的容屑空间要大，一般建议用2齿，前角、后角要大(如12°-14°，包括端齿后角)。

如果只是一般铣面，可以用45°主偏角的可转位面铣刀，配用专门加工铝合金的刀片，应该效果更好。

氧化铝在1808年在实验室利用电解还成为铝材，于1884年即被作为建筑材料使用在美国华盛顿纪念碑尖顶上至今；铝材加入各种金属元素合成的铝合金材料已被建筑工业广泛应用在各环节上。铝合金常用板材厚度:高级金属屋面(和幕墙)系统的一般为0.8-1.2mm(而传统的一般要≥2.5mm).

15表面处理

铝合金板材按表面处理方式可分为非涂漆产品和涂漆产品两大类。

1) 非涂漆类产品

(1) 可分为锤纹铝板（无规则纹样）、压花板（有规则纹样）和预钝化、阳极氧化铝表面处理板。

(2) 此类产品在板材表面不做涂漆处理，对表面的外观要求不高，价格也较低。

2) 涂漆类产品

(1) 分类：

按涂装工艺可分为：喷涂板产品和预辊涂板；

按涂漆种类可分为：聚酯、聚氨酯、聚酰胺、改性硅、环氧树脂、氟碳等。

(2) 多种涂层中，主要性能差异是对太阳光紫外线的抵抗能力，其中在正面最常用的涂层为氟碳漆（PVDF），其抵抗紫外线的能力较强；背面可选择聚酯或环氧树脂涂层作为保护漆。另外正面还可贴一层可撕掉的保护膜。

16性能要求

参数名称指标要求

密度(kg/m^3) 2705

,弹性模量,(kN/cm^2) 6900

,导热系数,[W/(m·℃)] 214

纵向热胀系数[mm/(m·℃)]24×,10-3

熔点(℃) 650

注：适用于3004和3015铝锰镁合金

17氟碳铝板

1) 氟碳喷涂板

(1) 氟碳喷涂板分为两涂系统、三涂系统和四涂系统，一般宜采用多层涂装系统。

两涂系统：由5～10μm的氟碳底漆和20～30μm的氟碳面漆组成，膜层总厚度一般不宜小于35μm。只可用于普通环境。

三涂系统：由5～10μm 的氟碳底漆、20～30μm 的氟碳色漆和10～20μm 的氟碳清漆组成，膜层总厚度一般不宜小于45μm。适用于空气污染严重、工业区及沿海等环境恶劣地带。

四涂系统：四涂系统有两种。一种是当采用大颗粒铝粉颜料时，需要在底漆和面漆之间增设一道20μm 的氟碳中间漆；另一种是在底漆和面漆之间增设一道聚酰胺与聚氨酯共混的致密涂层，提高其抗腐蚀性，增加氟碳铝板的使用寿命。因为一般的氟碳漆是海绵结构，有气孔，无法阻止空气中的正负离子游离穿透至金属板基层。因此这种涂层系统更适用于空气污染严重、工业区及沿海等环境恶劣地带。

(2) 氟碳烤漆的固化：应该是有几涂就几烤，使每层烤漆完全固化，形成良好的粘结性、抗腐蚀性、抗褪色性，避免多涂少烤。

(3) 在选用氟碳烤漆铝板时，应关注氟碳漆的品牌和主要技术指标，且氟树脂含量应≥ 70%。

2) 氟碳预辊涂层铝板

(1) 预辊涂铝板的设计思想是将尽可能多的材料优点和工艺优势集于一身，把人为影响的质量因素降至最低，其品质比氟碳喷涂（烤漆）铝板更有保证。

(2) 氟树脂含量最高可达80%。

(3) 涂层厚度一般为25μm。

18铝合金历史

氧化铝在1808年在实验室利用电解还成为铝材，于1884年即被作为建筑材料使用在美国华盛顿纪念碑尖顶上至今；铝材加入各种金属元素合成的铝合金材料已被建筑工业广泛应用在各环节上。