铝合金的成分状态和性能及常用挤压铝合金.doc

第四章 铝合金的成分、状态和性能及常用挤压铝合金4. 1 铝的基本特性与应用范围铝是元素周期表中第三周期主族元素，具有面心立方点阵，无同素异构转变，原子序数为13，原子量为26.9815表4–1列出了纯铝的主要物理性能表4 – 1 纯铝的主要物理性能性 能高纯铝ω（Al）= 99.996%工业纯铝ω（Al）= 99.5%原子序数原子量晶格常数（20℃）/m密度（20℃）/kg·m－3（700℃）/kg·m－3熔点/℃沸点/℃熔解热/ J·kg－1燃烧热/ J·kg-1凝固体积收缩率/%比热容（100℃）/ J.（kg.K）－1热导率（25℃）W.（m.K）-1线膨胀系数（20～100℃）/μm.（m.K）－1 （100～300℃）/μm.（m.K）－1弹性模量/Mpa切变模量/Mpa声音传播速度/m.s－1电导率/S.m-1电阻率/μΩ.m （20℃）（20℃）电阻温度系数/μΩ.m.K－1体积磁化率磁导率/H.m－1反射率 （λ=2500×10－10m）/% （λ=5000×10－10m）/%（λ=20000×10－10m）/%折射率（白光）吸收率（白光）1326.98154.0494×10-102698660.2420603.961×1053.094×107934.92235.224.5825.4564.940.0267（0状态） 0.16.27×10-71.0×10-54.04×10-1027102373约6503.894×1053.108×1076.6964.74 222.6（0状态）23.525.6700002625约490059（0状态）57（H状态）0.02922（0状态）0.3002（H状态）0.16.26×10-71.0×10-58790970.78～1.482.85～3.92 铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7 g / dm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好；无磁性；基本无毒；有吸音性；耐酸性好；抗核辐射性能好；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好的抗撞击性。

此外，铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性、胶合性以及表面处理性能等也比较好因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用，表4–2列出了铝的基本特性及主要应用领域表 4 – 2 铝的基本特性及主要应用领域 基本特性主 要 特 点主要应用领域举例质量轻铝的密度为2.7 g/dm3,约为铜或铁的1/3是轻量化的良好材料用于制造飞机、航天器、轨道车辆、汽车、船舶、桥梁、高层建筑、重型机械部件和质量轻的容器等强度好铝的力学性能不如钢铁，但它的比强度高，可以添加铜、镁、锰、铬等合金元素，制成铝合金，再经热处理，而得到很高的强度铝合金的强度比普通钢好，也可以和特殊钢媲美用于制造桥梁（特别是吊桥、可动桥）、飞机、压力容器、集装箱、建筑结构材料、小五金等加工容易铝的延展性优良，易于挤出形状复杂的中空型材和适于拉伸加工及其他各种冷热塑性成形受力结构部件框架，一般用品及各种容器、光学仪器及其他形状复杂的精密零件美观、适于各种表面处理铝及其合金的表面有氧化膜，呈银白色，相当美观。

如果经过氧化处理，其表面的氧化膜更牢固，而且还可以用染色和涂刷等方法，制造出各种颜色和光泽的表面建筑用壁板、器具装饰、装饰品、标牌、门窗、幕墙、汽车和飞机蒙皮、仪表外壳及室内外装修材料等基本特性主 要 特 点主要应用领域举例耐蚀性、耐气候性好铝及其合金，因为表面能生成硬而且致密的氧化薄膜，很多物质对它不产生腐蚀作用选择不同合金，在工业地区、海岸地区使用，也会有很优良的耐久性门板、车辆、船舶外部覆盖材料、厨房器具、化学装置、屋顶瓦板、电动洗衣机、海水淡化、化工石油、材料、化学药品包装等耐化学药品对硝酸、冰醋酸、过氧化氢等化学药品不反应，有非常好的耐药性用于化学装置、包装及酸和化学制品包装等导热、导电性好导热、导电率仅次于铜，约为钢铁的3～4倍电线、母线接头、锅、电饭锅、热交换器、汽车散热器、电子元件等对光、热、电波的反射性好对光的反射率，抛光铝为70%，高纯度铝经过电解抛光后为94%，比银（92%）还高铝对热辐射和电波也有很好的反射性能照明器具、反射镜、屋顶瓦板、抛物面天线、冷藏库、冷冻库、投光器、冷暖器的隔热材料没有磁性铝是非磁性体船上用的罗盘、天线、操舵室的器具等无毒铝本身没有毒性，它与大多数食品接触时溶出量很微小。

同时由于表面光滑、容易清洗，故细菌不易停留繁殖食具、食品包装、鱼罐、鱼仓、医疗机器、食品容器、酪农机器吸音性铝对声音是非传播体，有吸收声波的性能用于室内天棚板等耐低温铝在温度低时，它的强度反而增加而无脆性，因此它是理想的低温装置材料冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、氧及氢的生产装置4. 2 铝及铝合金的分类纯铝比较软，富有延展性，易于塑性成形如果根据各种不同的用途，要求具有更高的强度和改善材料的组织和其他各种性能，可以在纯铝中添加各种合金元素，生产出满足各种性能和用途的铝合金铝合金可加工成板、带、条、箔、棒、型、线、自由锻件和模锻件等加工材，也可加工成铸件、压铸件等铸造材加工材和铸造材又可分为可热处理型铝合金材料和非热处理铝合金材料两大类图4–1示出了铝及铝合金的分类图纯铝 — 1×××系，如1000合金非热处理型合金 Al-Mn系合金 — 3×××系，如3004合金 Al-Si系合金 — 4×××系，如4043合金 加工材 Al-Mg系合金 — 5×××系，如5083合金 Al-Cu系合金 — 2×××系，如2024合金 热处理型铝合金 Al-Mg-Si系合金 — 6×××系，如6063合金Al-Zn-Mg-Cu系合金 —7×××系，如7075合金铝及铝合金 Al-其它元素 — 8×××系，如8089合金纯铝系非热处理型合金 Al-Si系合金，如ZL102合金 Al-Mg系合金，如ZL103合金铸造材 Al-Cu-Si系合金，如ZL107合金 Al-Cu-Mg-Si系合金，如ZL110合金 热处理型合金 Al-Mg-Si系合金，如ZL104合金 Al-Mg-Zn系合金，如ZL305合金图 4 – 1 铝及铝合金的分类图4. 3 变形铝合金分类、典型性能及主要用途举例4. 3. 1 变形铝合金的分类变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。

⑴ 按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类可热处理强化铝合金如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金不可热处理强化铝合金如：Al-Mg-SI、Al-Cu、Al-Zn-Mg系合金⑵ 按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等⑶ 按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si合金（6×××系），Al-Zn-Mg-Cu合金（7×××系），Al-其它元素（8×××系）及备用合金组（9×××系）这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理我国目前也采用4位数码法分类4. 3. 2 变形铝合金的牌号及状态表示法4. 3. 2. 1 中国变形铝及铝合金牌号及状态表示方法⑴ 中国变形铝及铝合金牌号及表示方法根据GB/T16474 — 1996“变形铝及铝合金牌号表示方法”，凡化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织（简称国际牌号注册组织）命名的合金相同的所有合金，其牌号直接采用国际四位数字体系牌号，未与国际四位数字体系牌号的变形铝合金接轨的，采用四位字符牌号（但试验铝合金在四位字符牌号前加X）命名，并按要求注册化学成分。

四位字符体系牌号的第一、三、四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母（C、I、L、N、O、P、Q、Z字母除外）牌号的第一位数字表示铝及铝合金的组别，如1×××系为工业纯铝，2×××为Al-Cu系合金，3×××为Al-Mn系合金，4×××为Al-Si系合金，5×××为Al-Mg系合金，6×××为Al-Mg-Si系合金，7×××为Al-Zn-Mg-Cu系合金，8×××为Al-其它元素合金，9×××为备用合金组除改型合金外，铝合金组别按主要合金元素来确定，主要合金元素指极限含量算术平均值为最大的合金元素当有一个以上的合金元素极限含量算术平均值同为最大时，应按Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、Zn、其它元素的顺序来确定合金组别牌号的第二位字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况，最后两位数字用以标识同一组中不同的铝合金或表示铝的纯度我国的变形铝及铝合金表示方法与国际上较通用的方法基本一致我国变形铝及铝合金的新、旧牌号对照如表4–3所示表 4 – 3 我国变形铝合金新旧牌号对照表新牌号旧牌号新牌号旧牌号新牌号旧牌号新牌号旧牌号1A991A971A951A931A901A8510801080A10701070A1370106010501050A1A501350114510351A301100120012352A012A022A042A062A102A112B112A122B122A132A142A162B162A17原LG5原LG4原LG3原LG2原LG1代L1代L2代L3原LB2代L4原L4-1代L5-1代15原LY1。