铝及铝合金的分类、成分和性能.doc

铝及铝合金的分类、成分和性能 （1）铝及铝合金的分类 铝是银白色的轻金属，纯铝的熔点为660℃,密度为2.7g/cm 3 工业用铝合金的熔点为566℃铝具有热容量和熔化潜热高、耐腐 蚀性好，以及在低温下能保持良好的力学性能等特点 铝及铝合金可分为工业纯铝、变形铝合金（又分为非热处理强化 铝合金、热处理强化铝合金两类）和铸造铝合金变形铝合金是指 经不同的压力加工方法（经过轧制、挤压等工序）制成的板、带、 棒、管、型、条等半成品材料；铸造铝合金以合金铸锭供应铝合 金分类示意见图1铝合金的分类及性能特点见表1 表1 铝合金的分类及性能特点 分 类 合金名 称 合金系 性能特点 示 例 Al-Mn 3A21非热 处理强 化 铝合金 防锈铝 Al-Mg抗蚀性、压 力加工性与焊 接性能好，但 强度较低 5A05 硬铝 Al-Cu-Mg 力学性能高 2A11,2A12 超硬铝 Al-Cu- Mg-Zn硬度强度最 高 7A04,2A50 Al-Mg- Si-Cu 2A14,2A50 变 形 铝 合 金热处 理强化 铝合金 锻铝 Al-Cu- Mg-Fe-Ni锻造性能好耐热性能好 2A70,2A80 铸造铝合金 简单铝 硅合金 Al-Si铸造性能好， 不能热处理强 化，力学性能 ZL102较高 Al-Si-Mg ZL101 Al-Si-Cu ZL107 Al-Si- Mg-Cu ZL105,ZL110 特殊铝 硅合金 Al-Si- Mg-Cu-Ni铸造性能良 好，可热处理 强化，力学性 能较高 ZL109 铝铜铸 造合金 Al-Cu耐热性好， 铸造性能与抗 蚀性差 ZL201 铝镁铸 造合金 Al-Mg力学性能高， 抗蚀性好 ZL301 铝锌铸 造合金 Al-Zn能自动淬火， 宜于压铸 ZL401 铝稀土 铸造合 金 Al-Re 耐热性能好 － 按GB/T 3190—1996和GB/T 16474—1996的规定，纯铝和铝合 金牌号命名的基本原则是：可直接采用国际四位数字体系牌号；未 命名为国际四位数字体系牌号的纯铝及其合金采用四位字符牌号。

四位字符牌号的第一位、第三位、第四位为阿拉伯数字，第二位为 英文大写字母（如“A”）纯铝编号系统的第一位为“1”，例如 1×××或1A××，最后两位数字表示铝的纯度2×××为Al-Cu 系，3×××为Al-Mn系，4×××为Al-Si系，5×××为Al-Mg系， 6×××为Al-Si系，7×××为Al-Zn系，8×××为Al-其他元素， 9×××为Al-备用系这样，我国变形铝合金的牌号表示法与国际 上的通用方法基本一致 1）工业纯铝 工业纯铝含铝99%以上，熔点660℃，熔化时没有任何颜色变化 表面易形成致密的氧化膜，具有良好的耐蚀性纯铝的导热性约为 低碳钢的5倍，线胀系数约为低碳钢的2倍纯铝强度很低，不适 合做结构材料退火的铝板抗拉强度为60～100MPa，伸长度为 35%～40% 2）非热处理强化铝合金 非热处理强化铝合金通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特 点是强度中等、塑性及耐蚀性好，又称防锈铝，原先代号为 LF××Al-Mg合金属于防锈铝合金，不能热处理强化，但强度比 纯铝高，并具有优异的抗腐蚀性和良好的焊接性，是目前焊接结构 中应用最广的铝合金 3）热处理强化铝合金 热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、时效等工艺提高力学性 能。

经热处理后可显著提高抗拉强度，但焊接性较差，熔化焊时产生焊接裂纹的倾向较大，焊接接头的力学性能（主要是抗拉强度） 严格下降热处理强化铝合金包括硬铝、超硬铝、锻铝等 ① 硬铝 硬铝的牌号是按铜增加的顺序编排的Cu是硬铝的 主要成分，为了得到高的强度，Cu含量一般应控制在 4.0%～4.8%Mn也是硬铝的主要成分，主要作用是消除Fe对抗蚀 性的不利影响，还能细化晶粒、加速时效硬化在硬铝合金中， Cu、Si、Mg等元素能形成溶解于铝的化合物，从而促使硬铝合金在 热处理时强化 退火状态下硬铝的抗拉强度为160～220MPa，经过淬火时效后 抗拉强度增加至312～460NPa但硬铝的耐蚀性能差，为了提高合 金的耐蚀性，常在硬铝板表面覆盖一层工业纯铝保护层 ② 超硬铝 合金中Zn、Mg、Cu的平均总含量可达9.7%～13.5%， 在当前航空航天工业中仍是强度最高（抗拉强度达500～600MPa） 和应用最多的一种轻合金材料超硬铝的塑性和焊接性差，接头强 度远低于母材由于合金中Zn含量较多，形成晶间腐蚀及焊接热裂 纹的倾向较大 ③ 锻铝 具有良好的热塑性（原代号为LD××），而且Cu含 量越少热塑性越好，适于作锻件用。

具有中等强度和良好的抗蚀性， 在工业中得到广泛应用 铝及铝合金的新旧牌号对照见表2 表2 铝及铝合金的新旧牌号对照 类 别 新 牌 号 旧 牌 号 类 别 新 牌 号 旧 牌 号 工业纯铝 1070（107 0A） 1060 1050（105 0A） 1035 1100 1200 L1 L2 L3 L4 L5-1 L5 特殊铝合 金 4A01 4A13 4A17 5A41 5A66 LT1 LT13 LT17 LT41 LT66 防锈铝合 金 — 5A02 5A03 5A05 5A06 5B05 5083 5056 3A21 3003 LF1 LF2 LF3 LF5 LF6 LF10 LF4 LF5-1 LF21 — 锻铝合金 6A02 2A50 2B50 2A70 2A80 2A90 2A14 6061 6063 LD2 LD5 LD6 LD7 LD8 LD9 LD10 LD30 LD31 硬铝合金 2A01 2A02 — 2A04 2A06 2B11 LY1 LY2 LY3 LY4 LY6 LY8 超硬铝合 金 7A03 7A04 — 7A09 7A10 7003 LC3 LC4 LC5 LC9 LC10 LC122B12 2A10 2A11 2A12 2A13 2A16 2A17 LY9 LY10 LY11 LY12 LY13 LY16 LY17 （2）铝及铝合金的性能及应用 铝及其合金具有独特的物理化学性能。

铝具有许多优良的性质， 包括密度小、塑性好、易于加工、抗腐蚀性好等在空气或硝酸中， 铝表面会形成致密的氧化铝薄膜，可保护内部不受氧化；铝的导电 率较高，导电性好，仅次于金、银、铜，居第4位 铝具有面心立方结构，无同素异构转变，无“延一脆”转变， 因而具有优异的低温韧性，在低温下能保持良好的力学性能铝及 铝合金塑性好，可以承受各种形式的压力加工，很容易加工成形， 它可用铸造、轧制、冲压、拉拔和滚轧等各种工艺方法制成形状各 异的制品铝及铝合金容易机械加工，且加工速度快，这也是铝制 零部件得到大量应用的重要因素之一 经过冷加工变形后，铝的强度增高，塑性下降当铝的变形程 度达到60%～80%时，其抗拉强度可达150～180Mpa，而伸长率下降 至1%～1.5%因此，可以通过冷作硬化方法来提高铝的强度性能 经过冷作硬化的铝材，在250～300℃的温度区间可以引起再结晶过 程，使冷作硬化消除铝的退火温度为400℃,经过退火处理的铝称 为退火铝或软铝 铝及其合金还具有优异的耐腐蚀性能和较高的比强度与各种 金属相比，铝在大气中的抗腐蚀性能很好这是由于铝比较活泼， 与空气接触时，表面生成的难熔氧化铝膜比较致密（Al 2 O 3 熔点 2050℃），从而保护铝材不被继续氧化。

铝在浓硝酸中因表面被钝 化而非常稳定，但铝对碱类和带有氯离子的盐类抗腐蚀性能较差 铝及铝合金的物理性能见表3铝及铝合金类别和化学成分见 表4常用铝及铝合金的力学性能见表5 工业纯铝主要用于不承受载荷，但要求具有某种特性（如高塑 性、良好的焊接性、耐腐蚀性或高的导电、电热性等）的结构件， 如铝箔用于制作垫片及电容器，其他半成品用于制作电子管隔离罩、 电线保护套管、电缆线芯、飞机通风系统零件、日用器具等高纯 铝主要用于科学研究、化学工业及其他特殊用途 防锈铝（铝锰合金、铝镁合金）主要用于要求高的塑性和焊接 性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱、汽油或润滑 油导管、各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件等铝及铝 合金被广泛应用于航空航天、建筑、汽车、机械制造、电工、化学 工业、商业等领域铝合金在飞机制造中是主要的结构材料，它约 占骨架质量的55%，而且大部分关键轴承部件，如涡轮发动机轴向 压缩机叶片、机翼、骨架、外壳、尾翼等是由铝合金制造的。