铝及铝合金基本性质介绍

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1、第1章铝及其铝合金1.1概述1.2铝的制取1.3铝的物理冶金1.4工业纯铝1.5铝合金目的：本章介绍铝及其合金的不同生产方法、热处理方面的基本知识，以及铸造铝合金、变形铝合金的各种应用；讨论成分、组织和热处理对铝合金的化学性能、力学性能的影响及其与应用的关系。地壳中含量近8.2%，列全部化学元素含量的第三位(仅次于氧和硅)，列全部金属元素含量的第一位（Fe:5.1%；Mg:2.1%；Ti:0.6%）。1.1概述铝以化合态存在于各种岩石或矿石中，如长石、云母、高岭土、铝土矿、明矾。Bauxite铝土矿Bauxite-pebbly矾土卵石Kaoli

2、niteclay高岭土霞石（Nepheline）：岩浆矿物，长石类矿物。氧化铝（Alumina）菱镁铀矿（Bayleyite）明矾（Alunite）资源•密度小•高的热导率、电导率•高的耐腐蚀性•优异的机加工性能•高的韧性、成形性性能ComparisonofAlandsteel年度产量1995186199619019972171998243199925920002792001337200245120035542004668200578020069352007200812551317中国电解铝产量年度全球产量中国产量200124433372002

3、260745120032800554200429926682005318978020063321935200720083815393012551317世界电解铝产量应用AutomotivesAerospaceConstruction&EquipmentContainers&Packaging隔绝空气蒸发1807年：英国H·维达用电化学法分离明矾时发现铝的存在。1825年：丹麦化学家奥斯德用电化学法分离出铝。1827年：德国武勒重复奥斯德实验，并加以改进。1854年：德国化学家德维尔用钠代替钾还原氯化铝，制得铝锭，并于1855年在巴黎世博会展出。

4、1855年：法国圣·克莱尔·德维尔用钠从氯化铝中还原出铝，于1859年生产出1.9吨铝。1886年：霍尔[美]及埃鲁[法]用电解法生产金属铝（霍尔－埃鲁工艺：用碳质阳极电解熔于熔融Na3AlF6中的Al2O3来制取铝）1888年：澳大利亚卡尔·约瑟夫·拜耳发明了拜耳工艺Bayerprocess：用240℃的氢氧化钠溶液溶解破碎的铝土矿1910年：铝产量达45000吨1.2铝的制取制取方法的演化木炭和铝土（氧化铝）氯气氯化铝钾汞齐铝汞齐一种金属主要公司:（2007年）世界原铝产地：北美、西欧（德、法）、中、俄、澳大利亚、巴西。俄罗斯铝业联合公司【

5、第一大铝公司】420万吨（12%）力拓公司（加铝）：【第二大铝公司】约400万吨美国铝业公司【Alcoa，第三大铝公司】约380万吨中国铝业公司：【第四大铝公司】288万吨雷诺兹金属公司[美]凯撒铝及化学公司[美]波施涅铝工业公司[法]德国联合工业公司日本轻金属公司澳大利亚科马尔科铝业公司APA公司【加拿大铝业公司、瑞士铝集团、法国佩希公司】氧化铝制取原理拜耳法：高品位铝土矿碱石灰烧结法和拜耳－烧结联合法：中低品位铝土矿拜耳法：氧化铝生产总量的95％碱石灰烧结法拜耳－烧结联合法霞石（Nepheline）铝土矿Bauxite高岭石kaolinit

6、e将粉碎的铝土矿放入240℃的强NaOH溶液中提取出Al2O3第一步：将含有Al2O3的NaAlO2溶解于水中，滤除Fe和Si氧化物组成的不溶解于水的残留物或红土。第三步：调整煅烧温度、压力，除去Al2O3·3H2O中的水。可获得不同形态的α、β或γAl2O3。400～600℃煅烧，得到γ－Al2O3。1200℃煅烧，得到α－Al2O3。拜耳法第二步：在50℃左右，NaAlO2分解得到Al2O3·3H2O。通过附加促结晶剂，促进(Al2O3·3H2O)沉淀。拜耳工艺流程图若直接采用拜耳法时，NaOH与硅反应生成Na2SiO3，Na2SiO3与N

7、aAlO2反应生成不溶于水的硅铝酸钠，将降低Al2O3的收得率。先用石灰石与铝土矿反应生成Ca2SiO4，滤除后得到高含量Al2O3。拜耳－烧结联合法用Na2CO3代替NaOH。在800-1200℃下，磨碎的铝土矿与Na2CO3反应，生成铝酸钠和CO2。铝酸钠经进一步磨碎后溶解于90-95℃水中，Al(OH)3以沉淀物析出，浸出液体后通过加热脱水得到Al2O3粉末。碱石灰烧结法制取原理：直流电通过由氧化铝、冰晶石组成的电解质溶剂，在950～970℃下使电解质溶液中的氧化铝分解为铝和氧。阳极析出CO2，阴极还原出Al。霍尔－埃鲁工艺:Hall-H

8、éroultprocess电解槽包括：碳消耗阳极、熔融冰晶石氧化铝电解质、铝液池。电解条件：温度950℃、电流250kA、电压4.5V。生产能力：日产