铝,铝合金及强化与热处理

《铝,铝合金及强化与热处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、铝合金的强化及热处理第一章铝及铝合金一、铝的物理性质分子量26.98，密度2.7g/cm3，熔点660.24℃（99.996%），导电导热性仅次于铜，是铁的3-4倍。膨胀系数24.58-25.45um/m.K。铝经合金化后，其强度比纯铝高3-4倍，由于铝合金的质轻而强度高，故其强度在所有的金属和合金中，几乎名列前茅。铝在室温下易形成一层致密的氧化膜（三氧化二铝，比重2.82—3.92），厚度几个纳米。二、铝的化学性质两性，与氧结合成氧化膜，在碱和盐溶液中抗蚀性差，三、铝合金及分类按合金的特性分：有防锈铝（纯铝及铝-锰、铝-镁系合金）、硬铝（铝-铜-镁-锰系）、超硬铝、

2、锻铝及特殊铝。按合金状态图分：变形铝（分可热处理强化区和不可热处理强化区）和铸造铝。变形铝合金：熔炼注成铸锭再经热挤压，合金总量一般小于5%，分可热处理和不可热处理。铸造铝合金：铸造方法浇注或压注成零件或毛坯，合金含量一般8-25%。1.变形铝合金牌号的表示方法工业纯铝（≥99.00%）1XXX系列Al-Cu系合金2XXX系列Al-Mn系合金3XXX系列Al-Si系合金4XXX系列Al-Mg系合金5XXX系列Al-Si-Mg系合金6XXX系列Al-Zn系合金7XXX系列其他元素合金8XXX系列备用系9XXX系列2.铸造铝合金牌号的表示方法用化学元素及数字表示，如ZAl

3、Si7Mg表示铸造铝合金，平均含硅量为7%，平均含镁量为小于1%。还用合金代号表示，如ZL108，ZL111等，Z，L为铸，铝汉语拼音第一个字母，后面第一个数字表示合金系列，其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，ZL后面第二位，第三位两个数字表示顺序号。优质合金在数字后面附加了字母“A”。.第二章铝的合金化与强化方法合金：就是以一种金属为基（大于50%），加入一种或几种元素，使之溶在一起，构成一种新的金属组成物，以达到某种特性或良好的综合性能，这一过程也称合金化。杂质在铝中以下列三种类型存在：与铝形成固溶体、呈化合物形式存在、以游离状态存在。纯铝力

4、学性能不高，在纯铝中加入某些合金元素，制成铝合金，其密度仍保持较小和抗腐蚀好的特点，而力学性能比纯铝高得多。合金元素有：Cu、Mg、Zn、Si、Mn、Cr、Ni、Co、Ti、Sr等及稀土元素。合金元素因熔点高，大多制成中间合金，如Al-Si，Al-Ti等，中间合金的成分接近共晶合金，它们的熔点与铝合金的熔点温度相近。金属材料的力学性能指金属材料承受各种外力作用的能力；力学性能可分为常温静态性能（静力强度、弹性、塑性、硬度等）、常温动态性能（疲劳强度、冲击韧性等）、高温力学性能、低温力学性能和断裂韧性。强度是指金属在外力作用下抵抗破裂的能力。弹性指金属受外力而变形，一旦

5、外力取消后，金属仍然恢复原状和尺寸的性能。塑性指金属在外力作用下产生永久变形但未被破坏的性质。其大小以伸长率和断面收缩率表示。硬度指金属抵抗硬物压入的能力。疲劳强度指金属趁承受重复和交变载荷作用的能力。冲击韧性指金属抵抗冲击载荷的能力。断裂韧性是近代对金属材料提出的强度和韧性的综合性能指标。合金元素对铝的强化作用主要通过以下几个方面实现：固溶强化、时效强化、过剩相强化、细化组织强化及变质处理、冷变形强化。一、固溶强化合金元素加入纯铝中形成铝基固溶体，起固溶强化作用，使其强度提高。固溶体是溶质原子于溶剂点阵中而组成的单一均匀固体。一般铝的合金化都形成有限固溶体，并且都有

6、较大的极限溶解度，能起较大的固溶强化效果。常用铝合金元素在铝中的溶解度元素名称ZnMgCuMnSiCrFeNiTi一定温度下极限溶解度380℃32.8450℃14.9550℃5.65660℃1.82580℃1.65660℃0.77655℃0.052640℃0.05665℃1.00室温时溶解度（20℃）220.20≤0.10.05≤0.10.05≈0≤0.1≤0.1≤0.16063及6061合金的强化相为Mg2Si，其共晶转变温度为595度。Mg2Si在铝合金中的溶解度为：温度℃转变点595550℃400℃300℃200℃溶解度%1.851.080.250.200.08

7、二、时效强化合金元素对铝的另一强化作用是通过热处理来实现的，铝合金的热处理强化，主要是由于合金元素在铝中有较大固溶度且随温度的降低而急剧减小的特点。故铝合金加热到某一温度保温后淬火，可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶体放置在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间的延长而增高，但塑性，韧性降低，这个过程称时效。自然时效：在室温下放置产生时效。人工时效：加热时产生的时效（160-200℃）。淬火加时效是铝合金强化的一种重要手段。人工时效分三类：1.不完全人工时效：比较低的时效温度或较短的保温时间，获得优良的综合力学性能，既获得比较高的强度